JPWO2014034395A1 - Paint for exhaust system parts and exhaust system parts - Google Patents

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Abstract

本発明の排気系部品は、金属からなる基材と、前記基材の表面上に形成された1層の表面被覆層とを備えた排気系部品であって、前記表面被覆層は、シリカを含む非晶性無機材の層と、前記非晶性無機材の層の内部に分散したジルコニアを含む結晶性無機材の粒子、前記結晶性無機材の粒子と前記非晶性無機材の層との反応により生成した反応生成粒子及び気孔とからなり、前記反応生成粒子は、破砕状又は針状の粒子であり、前記結晶性無機材の粒子の平均粒子径に対する前記気孔の平均気孔径の比(前記結晶性無機材の粒子の平均粒子径/前記気孔の平均気孔径)は、0.1〜10であり、前記表面被覆層は、前記非晶性無機材、造孔材及び前記結晶性無機材の粒子を含む排気系部品用塗料を基材上に塗布、加熱することにより形成されていることを特徴とする。An exhaust system component of the present invention is an exhaust system component comprising a base material made of metal and a single surface coating layer formed on the surface of the base material, wherein the surface coating layer comprises silica. A non-crystalline inorganic material layer, a non-crystalline inorganic material particle containing zirconia dispersed in the non-crystalline inorganic material layer, a non-crystalline inorganic material layer, and a non-crystalline inorganic material layer. The reaction product particles are crushed or acicular particles, and the ratio of the average pore size of the pores to the average particle size of the particles of the crystalline inorganic material. The average particle diameter of the crystalline inorganic material particles / the average pore diameter of the pores is 0.1 to 10, and the surface coating layer includes the amorphous inorganic material, the pore former, and the crystallinity. It is formed by applying and heating a paint for exhaust system parts containing inorganic particles on a substrate. And said that you are.

Description

本発明は、排気系部品用塗料及び排気系部品に関する。 The present invention relates to a paint for exhaust system parts and an exhaust system part.

エンジンから排出された排ガス中に含まれる有害物質を処理するため、排気管の経路には、触媒コンバータが設けられる。
触媒コンバータによる有害物質の浄化効率を高めるためには、排ガス及び排ガスが流通する排気管等の温度を触媒活性化に適した温度(以下、触媒活性化温度ともいう)に維持する必要がある。
In order to treat harmful substances contained in the exhaust gas discharged from the engine, a catalytic converter is provided in the path of the exhaust pipe.
In order to increase the purification efficiency of harmful substances by the catalytic converter, it is necessary to maintain the temperature of the exhaust gas and the exhaust pipe through which the exhaust gas circulates at a temperature suitable for catalyst activation (hereinafter also referred to as catalyst activation temperature).

従来の排ガス浄化システムでは、エンジンの始動時における触媒コンバータの温度は、触媒活性化温度よりも低く、触媒が機能せず、エンジンの始動時に、有害物質の排出を完全に防止することが難しかった。
このため、エンジンに接続される排気管には、エンジンの始動時から短時間で触媒活性化温度まで昇温することが求められている。
In the conventional exhaust gas purification system, the temperature of the catalytic converter at the start of the engine is lower than the catalyst activation temperature, the catalyst does not function, and it is difficult to completely prevent emission of harmful substances at the start of the engine. .
For this reason, the exhaust pipe connected to the engine is required to be heated to the catalyst activation temperature in a short time from the start of the engine.

このような要請に対応するため、特許文献1〜3には、金属からなる基材と、結晶性及び非晶性無機材からなる無機材料表面層とから構成され、上記無機材料表面層の熱伝導率が上記基材の熱伝導率より低く、上記無機材料表面層の赤外線放射率が上記基材の赤外線放射率より高い構造体が提案されている。具体的には、例えば、結晶性無機材として二酸化マンガンや酸化銅等が用いられ、非晶性無機材としてバリウム−シリカガラス等が用いられている。 In order to meet such a demand, Patent Documents 1 to 3 include a base material made of metal and an inorganic material surface layer made of crystalline and amorphous inorganic material, and the heat of the inorganic material surface layer is described above. A structure has been proposed in which the conductivity is lower than the thermal conductivity of the substrate, and the infrared emissivity of the inorganic material surface layer is higher than the infrared emissivity of the substrate. Specifically, for example, manganese dioxide, copper oxide or the like is used as the crystalline inorganic material, and barium-silica glass or the like is used as the amorphous inorganic material.

特開2008−69383号公報JP 2008-69383 A 特開2009−133213号公報JP 2009-133213 A 特開2009−133214号公報JP 2009-133214 A

特許文献1〜3で提案されている表面層は、基材表面にバリウム−シリカガラス等の熱伝導率の低い酸化物が用いられているので、一定の断熱性を有するものの、エンジンの始動時から短時間で触媒コンバータを触媒活性化温度まで昇温させるには、充分な断熱特性を有するものとは言えなかった。 The surface layer proposed in Patent Documents 1 to 3 uses a low thermal conductivity oxide such as barium-silica glass on the surface of the base material. Therefore, it cannot be said that the catalyst converter has sufficient heat insulating properties to raise the temperature of the catalytic converter to the catalyst activation temperature in a short time.

本発明者らは、表面被覆層の断熱性を改善するために、表面被覆層の内部に気孔を導入することを試み、これによりさらなる断熱性の向上を図ることができた。しかしながら、表面被覆層中に、単に気孔を導入したのみでは、基材が高温になった際に、非晶性無機材からなる表面被覆層が低粘度化するため、気孔の合体が発生し、大気孔化してしまうことが明らかになった。このような気孔の大気孔化が進むと、表面被覆層の強度が低下し、基材が急激に温度上昇等した際には、熱応力により破壊し易くなってしまうと言う問題が発生する。また、気孔に起因する対流伝熱や放射伝熱の増加により、熱伝導率が上昇し、断熱性能も劣化してしまうという問題がある。 In order to improve the heat insulating property of the surface coating layer, the present inventors tried to introduce pores into the surface coating layer, thereby further improving the heat insulating property. However, by simply introducing pores into the surface coating layer, the surface coating layer made of an amorphous inorganic material has a low viscosity when the substrate becomes high temperature, and coalescence of pores occurs, It became clear that it became a pore. When such pores are made into an air hole, the strength of the surface coating layer decreases, and when the temperature of the substrate suddenly increases, there arises a problem that it is easily broken by thermal stress. In addition, there is a problem that the heat conductivity increases and the heat insulation performance deteriorates due to an increase in convective heat transfer and radiation heat transfer caused by the pores.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、表面被覆層内に分散している気孔が高温になっても合体しにくいため、基材表面に形成した表面被覆層が長期間充分な断熱性能を有し、低温時の保温性に優れた排気系部品を製造することが可能な排気系部品用塗料、及び、該排気系部品用塗料を用いた排気系部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and since the pores dispersed in the surface coating layer are difficult to coalesce even at a high temperature, the surface coating layer formed on the substrate surface is Providing paints for exhaust system parts that can produce exhaust system parts that have sufficient heat insulation performance for a long time and have excellent heat retention at low temperatures, and exhaust system parts that use the paints for exhaust system parts The purpose is to do.

すなわち、本発明の排気系部品用塗料は、
金属からなる基材に塗布するための排気系部品用塗料であって、
上記排気系部品用塗料は、シリカを含む非晶性無機材とジルコニアを含む結晶性無機材の粒子と造孔材の粒子とを含み、
上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径は0.1〜150μmであって、
上記非晶性無機材100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量は30〜180重量部であり、
上記造孔材の粒子の平均粒子径は0.1〜25μmであって、
上記非晶性無機材100重量部に対する上記造孔材の粒子の重量は0.001〜1重量部であることを特徴とする。
That is, the paint for exhaust system parts of the present invention is
A paint for exhaust system parts to be applied to a base material made of metal,
The exhaust system paint includes an amorphous inorganic material containing silica, a crystalline inorganic material particle containing zirconia, and a pore former particle.
The average particle size of the crystalline inorganic material particles is 0.1 to 150 μm,
The weight of the crystalline inorganic material particles with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material is 30 to 180 parts by weight,
The average particle diameter of the pore former particles is 0.1 to 25 μm,
The weight of the pore former particles is 0.001 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material.

本発明の排気系部品用塗料では、上記組成の塗料を金属からなる基材に塗布、焼成すると、基材表面に、表面被覆層として、内部に0.1〜150μmの平均粒子径を有する結晶性無機材の粒子及び造孔材に起因する所定の気孔径を有する気孔が分散する非晶性無機材の層からなる表面被覆層が形成され、該表面被覆層中には、上記気孔が分散しているため、上記気孔が固体内部の熱伝導を妨げ、優れた断熱特性が得られる。
表面被覆層の内部に形成された気孔は、表面被覆層の厚さに比べて小さく、表面被覆層中に留まるため、表面被覆層の厚さを断熱性の機能を失わない適切な範囲に設定することが可能である。
In the paint for exhaust system parts of the present invention, when the paint having the above composition is applied to a base material made of metal and baked, a crystal having an average particle diameter of 0.1 to 150 μm inside as a surface coating layer on the surface of the base material. A surface coating layer composed of a layer of an amorphous inorganic material in which pores having a predetermined pore diameter due to the particles of the porous inorganic material and the pore-forming material are dispersed is formed, and the pores are dispersed in the surface coating layer Therefore, the pores prevent heat conduction inside the solid, and excellent heat insulating properties can be obtained.
The pores formed inside the surface coating layer are small compared to the thickness of the surface coating layer and stay in the surface coating layer, so the thickness of the surface coating layer is set to an appropriate range that does not lose the heat insulating function. Is possible.

また、形成された表面被覆層中には、結晶性無機材の粒子が分散するため、表面被覆層が高温になった際にも結晶性無機材の粒子が気孔の移動の障害物となり、気孔の移動が妨げられ、気孔の合体により、断熱性能が低下するのを防止することができる。
さらに、結晶性無機材はジルコニアを含有しており、非晶性無機材はシリカを含有しているので、非晶性無機材と結晶性無機材との反応により結晶性無機材の粒子から反応により生成した反応生成粒子(例えば、BaαZrβSiγσ(BaZrSi、BaZrSi)、ジルコン(ZrSiO))の結晶が成長し、この結晶により気孔の移動がさらに阻害されるため、高い断熱性能を保つことができる。
In addition, since the crystalline inorganic material particles are dispersed in the formed surface coating layer, the crystalline inorganic material particles become an obstacle to the movement of pores even when the surface coating layer becomes high temperature. The movement of the air is hindered, and it is possible to prevent the heat insulation performance from deteriorating due to the coalescence of the pores.
Furthermore, since the crystalline inorganic material contains zirconia and the amorphous inorganic material contains silica, the reaction between the amorphous inorganic material and the crystalline inorganic material reacts with the particles of the crystalline inorganic material. Crystals of reaction product particles produced by the above (for example, Ba α Zr β Si γ O σ (BaZrSi 3 O 9 , Ba 2 Zr 2 Si 3 O 2 ), zircon (ZrSiO 4 )) crystals grow, Since the movement is further hindered, high heat insulation performance can be maintained.

さらに、結晶性無機材の粒子は、耐熱性に優れ、かつ、表面被覆層を機械的に強化する役割を果たすので、表面被覆層の機械的強度の劣化によりクラック等が発生するのを防止することができる。さらに、反応生成粒子は非晶性無機材に複雑に食い込んでいるため、結晶性無機材をしっかりと表面被覆層内に固定させるスパイク効果を奏し、さらに表面被覆層の機械的強度を増加させる。 Furthermore, the crystalline inorganic material particles are excellent in heat resistance and play a role of mechanically strengthening the surface coating layer, thus preventing the occurrence of cracks and the like due to deterioration of the mechanical strength of the surface coating layer. be able to. Further, since the reaction product particles are invaded into the amorphous inorganic material in a complicated manner, a spike effect that firmly fixes the crystalline inorganic material in the surface coating layer is obtained, and the mechanical strength of the surface coating layer is further increased.

本発明の排気系部品用塗料では、上記造孔材として、カーボン、炭酸塩、又は、発泡剤が用いられていることが望ましい。
上記造孔材が用いられていると、表面被覆層を形成した際には、上記造孔材が分解してガス化するか、気泡を発生することにより、表面被覆層の内部で気孔となり、表面被覆層は、断熱性能を発揮することができる。
In the exhaust system component paint of the present invention, it is desirable that carbon, carbonate, or a foaming agent is used as the pore former.
When the pore-forming material is used, when the surface coating layer is formed, the pore-forming material is decomposed and gasified, or bubbles are generated, resulting in pores inside the surface coating layer, The surface coating layer can exhibit heat insulation performance.

本発明の排気系部品用塗料では、上記造孔材は、600〜1000℃で気体に変化することが望ましい。
上記温度で造孔材が気体に変化すると、上記非晶性無機材が基材上で溶融して層を形成した後、その内部で気体となり、表面被覆層の内部に気孔を形成することができる。
表面被覆層を形成する方法としては、排気系部品用塗料を塗布した基材をオーブンなどの炉に入れて高温で焼成する方法を採用することができる。
また、排気系部品用塗料を基材上に塗布した後、低温乾燥させても良い。低温乾燥させた際には、その時点では、表面被覆層は形成されていないが、例えば、排気管を基材として排気系部品用塗料を塗布、乾燥した後、実際に排気管を車両等に配置すると、排気管に流れる高温の排ガスで排気系部品用塗料が焼成され、表面被覆層が形成される。このように焼成工程を排気ガスによる加熱、焼成で代替し、製造工程の簡略化を図ることも可能である。
In the exhaust system component paint according to the present invention, the pore former is preferably changed to a gas at 600 to 1000 ° C.
When the pore-forming material changes to gas at the above temperature, the amorphous inorganic material melts on the base material to form a layer, then becomes a gas inside and forms pores inside the surface coating layer. it can.
As a method for forming the surface coating layer, a method in which a base material coated with a paint for exhaust system parts is placed in a furnace such as an oven and baked at a high temperature can be employed.
Alternatively, the exhaust system component paint may be applied to the substrate and then dried at a low temperature. When drying at low temperature, the surface coating layer is not formed at that time.For example, after applying and drying paint for exhaust system parts using the exhaust pipe as a base material, the exhaust pipe is actually attached to a vehicle or the like. When arranged, the exhaust system component paint is baked with the high-temperature exhaust gas flowing in the exhaust pipe to form a surface coating layer. In this way, the baking process can be replaced by heating with exhaust gas and baking to simplify the manufacturing process.

造孔材の気体に変化する温度が600℃未満であると、上記非晶性無機材が溶融して膜が形成される前に分解等が発生するため、気孔がうまく形成されず、一方、造孔材の気体に変化する温度が1000℃を超えると、非晶性無機材を高温まで加熱する必要が生じ、溶融した非晶性無機材の粘度が低下するため、非晶性無機材の層を形成することが難しくなる。 When the temperature of the pore-forming material is changed to less than 600 ° C., the amorphous inorganic material is melted and decomposed before the film is formed, so that the pores are not formed well, When the temperature at which the pore-forming material changes to a gas exceeds 1000 ° C., it is necessary to heat the amorphous inorganic material to a high temperature, and the viscosity of the molten amorphous inorganic material decreases. It becomes difficult to form a layer.

本発明の排気系部品用塗料では、上記結晶性無機材の粒子は、ジルコニアを、20重量%以上含有していることが望ましい。
結晶性無機材の粒子がジルコニアを20重量%以上含有していると、強度等の機械的特性に優れるとともに耐熱性に優れる無機粒子を内部に包含することとなる。このため、形成される表面被覆層は、機械的特性、耐熱性に優れる。
また、ジルコニアは、耐腐食性に優れた結晶性無機材でもある。そのため、排気系部品の表面被覆層が高温の排ガスに直接曝される場合にも、排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)及び/又は硫黄酸化物(SOx)によって、排気系部品の表面被覆層が腐食することを防止することができる。
結晶性無機材の粒子のジルコニアの含有量が20重量%未満の場合、反応生成粒子の数が少なくなるか、又は、反応生成粒子が生成されない。
In the exhaust system paint according to the present invention, the crystalline inorganic material particles preferably contain 20% by weight or more of zirconia.
When the particles of the crystalline inorganic material contain 20% by weight or more of zirconia, inorganic particles having excellent mechanical properties such as strength and excellent heat resistance are included therein. For this reason, the formed surface coating layer is excellent in mechanical characteristics and heat resistance.
Zirconia is also a crystalline inorganic material with excellent corrosion resistance. Therefore, even when the surface coating layer of the exhaust system component is directly exposed to high-temperature exhaust gas, the surface coating of the exhaust system component is caused by nitrogen oxide (NOx) and / or sulfur oxide (SOx) contained in the exhaust gas. It is possible to prevent the layer from corroding.
When the content of zirconia in the particles of the crystalline inorganic material is less than 20% by weight, the number of reaction product particles decreases or no reaction product particles are generated.

本発明の排気系部品用塗料では、上記非晶性無機材は、シリカを20重量%以上含有していることが望ましい。
非晶性無機材がシリカを20重量%以上含有していると、結晶性無機材と非晶性無機材との反応がより容易に進行して反応生成粒子が析出し易くなり、結晶性無機材の表面より析出した反応生成粒子は、気孔の移動をより効果的に阻害する。さらに、結晶性無機材より成長した反応生成粒子が結晶性無機材をしっかりと表面被覆層内に固定させるスパイク効果を有するので、結晶性無機材の粒子が非晶性無機材の層にしっかりと固定されて、表面被覆層の機械的特性がさらに改善される。
非晶性無機材のシリカの含有量が20重量%未満では、結晶性無機材の粒子と非晶性無機材との反応が進行しにくい。
In the exhaust system component paint according to the present invention, the amorphous inorganic material preferably contains 20% by weight or more of silica.
When the amorphous inorganic material contains 20% by weight or more of silica, the reaction between the crystalline inorganic material and the amorphous inorganic material proceeds more easily and the reaction product particles are more likely to be precipitated. The reaction product particles deposited from the surface of the equipment more effectively inhibit the movement of the pores. Furthermore, since the reaction product particles grown from the crystalline inorganic material have a spike effect that firmly fixes the crystalline inorganic material in the surface coating layer, the crystalline inorganic material particles are firmly attached to the amorphous inorganic material layer. Fixing further improves the mechanical properties of the surface coating layer.
When the content of silica in the amorphous inorganic material is less than 20% by weight, the reaction between the crystalline inorganic material particles and the amorphous inorganic material is unlikely to proceed.

本発明の排気系部品は、
金属からなる基材と、
上記基材の表面上に形成された1層の表面被覆層とを備えた排気系部品であって、
上記表面被覆層は、シリカを含む非晶性無機材の層と、上記非晶性無機材の層の内部に分散したジルコニアを含む結晶性無機材の粒子、上記結晶性無機材の粒子と上記非晶性無機材の層との反応により生成した反応生成粒子及び気孔とからなり、
上記反応生成粒子は、破砕状又は針状の粒子であり、
上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径に対する上記気孔の平均気孔径の比(上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径/上記気孔の平均気孔径)は、0.1〜10であり、
上記表面被覆層は、上記非晶性無機材、造孔材の粒子及び上記結晶性無機材の粒子を含む排気系部品用塗料を基材上に塗布、加熱することにより形成されていることを特徴とする。
The exhaust system parts of the present invention are:
A base material made of metal;
An exhaust system component comprising one surface coating layer formed on the surface of the substrate,
The surface coating layer includes an amorphous inorganic material layer containing silica, crystalline inorganic material particles containing zirconia dispersed inside the amorphous inorganic material layer, crystalline inorganic material particles and the above Consists of reaction product particles and pores generated by reaction with the amorphous inorganic material layer,
The reaction product particles are crushed or acicular particles,
The ratio of the average pore diameter of the pores to the average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material (average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material / average pore diameter of the pores) is 0.1 to 10,
The surface coating layer is formed by applying and heating a coating for exhaust system parts containing the amorphous inorganic material, pore-forming material particles, and the crystalline inorganic material particles on a substrate. Features.

本発明の排気系部品では、上記表面被覆層は、シリカを含む非晶性無機材の層と、上記非晶性無機材の層の内部に分散したジルコニアを含む結晶性無機材の粒子、上記結晶性無機材の粒子と上記非晶性無機材の層との反応により生成した反応生成粒子及び気孔とからなり、上記表面被覆層中には、気孔が存在するため、上記気孔が固体内部の熱伝導を妨げ、優れた断熱特性が得られる。 In the exhaust system component according to the present invention, the surface coating layer includes an amorphous inorganic material layer containing silica, crystalline inorganic material particles containing zirconia dispersed inside the amorphous inorganic material layer, It consists of reaction product particles and pores generated by the reaction between the crystalline inorganic material particles and the amorphous inorganic material layer. Since the pores exist in the surface coating layer, the pores are contained inside the solid. It prevents heat conduction and provides excellent heat insulation properties.

また、上記表面被覆層中には、結晶性無機材の粒子が分散しており、結晶性無機材の粒子の平均粒子径に対する気孔の平均気孔径の比(上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径/上記気孔の平均気孔径)は、0.1〜10であるので、表面被覆層が高温になった際に、結晶性無機材の粒子が気孔の移動の障害物となり、気孔の移動が妨げられ、気孔の合体により、断熱性能が低下するのを防止することができる。 Further, in the surface coating layer, particles of the crystalline inorganic material are dispersed, and the ratio of the average pore diameter of the pores to the average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material (the average of the particles of the crystalline inorganic material) Since the particle diameter / the average pore diameter of the pores) is 0.1 to 10, when the surface coating layer becomes high temperature, the particles of the crystalline inorganic material become an obstacle to the movement of the pores, and the movement of the pores Is prevented, and it is possible to prevent the heat insulation performance from deteriorating due to the coalescence of the pores.

結晶性無機材の粒子の平均粒子径に対する気孔の平均気孔径の比(上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径/上記気孔の平均気孔径)が0.1未満の場合、気孔に対して結晶性無機材が障害物になる機能を有さなくなるため、気孔の合体や移動が起こり、断熱性能の低下につながってしまう。 When the ratio of the average pore diameter of the pores to the average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material (average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material / average pore diameter of the pores) is less than 0.1, Since the crystalline inorganic material does not have the function of becoming an obstacle, the coalescence and movement of pores occur, leading to a decrease in heat insulation performance.

一方、結晶性無機材の粒子の平均粒子径に対する気孔の平均気孔径の比(上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径/上記気孔の平均気孔径)が10を超えると、結晶性無機材が気孔を押しつぶして破壊し易くなり、表面被覆層の機械的強度並びに断熱性能が低下し易くなる。
上記のように、気孔径に対して結晶性無機材の粒径が小さすぎるか、又は、大きすぎると、気孔の移動に対して結晶性無機物の物理的な抑制作用が小さいことから、結晶性無機材の粒子の平均粒子径に対する気孔の平均気孔径の比(上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径/上記気孔の平均気孔径)は、0.1〜10の範囲が好ましく、0.5〜5がより好ましい。断熱性と表面被覆層の機械的強度は基本的にトレードオフの関係であり、0.5〜5の範囲では、自動車部品等として使用する際、断熱性と強度の性能的なバランスが最も優れている。
なお、表面被覆層が高温になるとは、表面被覆層の温度が750℃以上の温度となった場合をいう。
On the other hand, when the ratio of the average pore diameter of the pores to the average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material (the average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material / the average pore diameter of the pores) exceeds 10, the crystalline inorganic material However, the pores are crushed and easily broken, and the mechanical strength and heat insulating performance of the surface coating layer are likely to be lowered.
As described above, if the particle size of the crystalline inorganic material is too small or too large with respect to the pore diameter, the crystalline inorganic substance has a small physical inhibitory effect on the movement of the pores. The ratio of the average pore diameter of the pores to the average particle diameter of the inorganic material particles (the average particle diameter of the crystalline inorganic material particles / the average pore diameter of the pores) is preferably in the range of 0.1 to 10. 5 to 5 is more preferable. The thermal insulation and the mechanical strength of the surface coating layer are basically in a trade-off relationship, and in the range of 0.5 to 5, the best balance between thermal insulation and strength is the best when used as automotive parts. ing.
In addition, the surface coating layer having a high temperature means a case where the temperature of the surface coating layer is 750 ° C. or higher.

また、結晶性無機材の粒子は、表面被覆層を機械的に強化する役割を果たすとともに、耐熱性に優れるので、表面被覆層が耐熱性に優れるとともに、機械的強度の劣化によりクラック等が発生するのを防止することができる。 In addition, the crystalline inorganic material particles mechanically strengthen the surface coating layer and have excellent heat resistance, so the surface coating layer has excellent heat resistance, and cracks and the like are generated due to deterioration of mechanical strength. Can be prevented.

さらに、上記表面被覆層は、上記結晶性無機材の粒子と上記非晶性無機材の層との反応により生成した破砕状又は針状の反応生成粒子を含有しているので、この反応生成粒子により気孔の移動が阻害され、表面被覆層は、高い断熱性能を維持することができる。ここで、破砕状とは、針状形状のものからさらに針状結晶が成長、分岐したもので、複数の針状結晶の集合体の形状をいう。 Furthermore, since the surface coating layer contains crushed or acicular reaction product particles generated by the reaction between the crystalline inorganic material particles and the amorphous inorganic material layer, the reaction product particles Therefore, the movement of the pores is inhibited, and the surface coating layer can maintain high heat insulation performance. Here, the crushed shape is a shape in which acicular crystals are further grown and branched from acicular shapes, and refers to the shape of an aggregate of a plurality of acicular crystals.

本発明の排気系部品では、上記結晶性無機材の粒子の5〜50重量%は、気孔径が0.1〜50μmの上記気孔に接していることが望ましい。
気孔が結晶性無機材の粒子に接触、付着していると、高温になった際にも、気孔が結晶性無機材の粒子から離れて移動しにくく、表面被覆層の高断熱性を維持することができる。
結晶性無機材の粒子が気孔に接しているか否かは、表面被覆層を切断した後、その表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することにより、判断することができる。
In the exhaust system component of the present invention, it is desirable that 5 to 50% by weight of the crystalline inorganic material particles are in contact with the pores having a pore diameter of 0.1 to 50 μm.
When the pores are in contact with and adhere to the particles of the crystalline inorganic material, the pores hardly move away from the particles of the crystalline inorganic material even when the temperature is high, and the high thermal insulation of the surface coating layer is maintained. be able to.
Whether or not the particles of the crystalline inorganic material are in contact with the pores can be determined by observing the surface with a scanning electron microscope (SEM) after cutting the surface coating layer.

上記気孔に接している結晶性無機材の粒子が5重量%未満では、結晶性無機材が気孔の移動抑制に寄与せず、気孔の合体が発生して断熱性能が低下してしまう。一方、上記気孔に接している結晶性無機材の粒子が50重量%を超えると、表面被覆層中の結晶性粒子の含有量が多すぎるため、表面被覆層の機械的強度又は断熱性能が低下する。 When the crystalline inorganic material particles in contact with the pores are less than 5% by weight, the crystalline inorganic material does not contribute to the suppression of pore movement, and coalescence of pores occurs, resulting in a decrease in heat insulation performance. On the other hand, when the amount of the crystalline inorganic material particles in contact with the pores exceeds 50% by weight, the content of the crystalline particles in the surface coating layer is too large, so that the mechanical strength or heat insulation performance of the surface coating layer is reduced. To do.

平均気孔径が0.1μm未満の気孔が結晶性無機材の粒子と接触する場合を想定すると、このような大きさの気孔を形成するのは技術的に難しく、このような気孔を形成するには、非常に小さいな造孔材を使用するなど特別な材料を使う必要があるため、材料コストが急激に増加してしまい、好ましくない。
一方、気孔径が50μmを超える気孔が結晶性無機材の粒子と接触している場合には、気孔はすでに移動で合体している場合が多い。このように、表面被覆層に大きな気孔径の気孔が形成されている場合、表面被覆層の固体部が少なくなり、表面被覆層の機械的特性が低下する。また、このように大きな気孔は、気孔内で対流熱伝達及び放射伝熱によって放熱効果が促進されるため、断熱性が低下する。
Assuming that pores having an average pore diameter of less than 0.1 μm are in contact with the particles of the crystalline inorganic material, it is technically difficult to form pores of such a size. Since it is necessary to use a special material such as a very small pore former, the material cost increases rapidly, which is not preferable.
On the other hand, when the pores having a pore diameter exceeding 50 μm are in contact with the particles of the crystalline inorganic material, the pores are often already joined by movement. As described above, when pores having a large pore diameter are formed in the surface coating layer, the solid portion of the surface coating layer is reduced and the mechanical properties of the surface coating layer are deteriorated. In addition, since such a large pore promotes a heat dissipation effect by convective heat transfer and radiative heat transfer in the pore, the heat insulation is reduced.

本発明の排気系部品では、上記結晶性無機材の粒子は、ジルコニアを20重量%以上含有していることが望ましい。
ジルコニアは、耐熱性に優れた結晶性無機材である。そのため、排気系部品の表面被覆層が高温に曝される場合であっても、排気系部品の表面被覆層に存在するジルコニアが軟化しにくいため、表面被覆層が金属からなる基材から剥離することを防止することができる。
また、ジルコニアは、耐腐食性に優れた結晶性無機材でもある。そのため、排気系部品の表面被覆層が高温の排ガスに直接曝される場合にも、排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)及び/又は硫黄酸化物(SOx)によって、排気系部品の表面被覆層が腐食することを防止することができる。
結晶性無機材の粒子のジルコニアの含有量が20重量%未満では、非晶性無機材との反応生成粒子が充分に成長することができず、反応生成粒子を含む結晶性無機材の粒子の気孔の移動を阻止する能力が低下するとともに、表面被覆層の機械的強度の低下を招いてしまう。
In the exhaust system component of the present invention, the crystalline inorganic material particles preferably contain 20% by weight or more of zirconia.
Zirconia is a crystalline inorganic material with excellent heat resistance. Therefore, even when the surface coating layer of the exhaust system component is exposed to a high temperature, since the zirconia existing in the surface coating layer of the exhaust system component is difficult to soften, the surface coating layer is peeled off from the base material made of metal. This can be prevented.
Zirconia is also a crystalline inorganic material with excellent corrosion resistance. Therefore, even when the surface coating layer of the exhaust system component is directly exposed to high-temperature exhaust gas, the surface coating of the exhaust system component is caused by nitrogen oxide (NOx) and / or sulfur oxide (SOx) contained in the exhaust gas. It is possible to prevent the layer from corroding.
When the content of zirconia in the particles of the crystalline inorganic material is less than 20% by weight, the reaction product particles with the amorphous inorganic material cannot be sufficiently grown, and the crystalline inorganic material particles including the reaction product particles The ability to prevent the movement of pores is reduced, and the mechanical strength of the surface coating layer is reduced.

本発明の排気系部品では、上記表面被覆材層の気孔率は、30〜80%であることが望ましい。
表面被覆材層の気孔率が30〜80%であると、断熱特性に寄与する気孔の量が充分であり、上記表面被覆材層は、良好な断熱性を維持することができる。
上記表面被覆材層の気孔率が30%未満であると、気孔の存在により発生する断熱特性が充分とならず、一方、上記表面被覆材層の気孔率が80%を超えると上記表面被覆層の固体部分が少なくなるために機械的強度が弱いものとなってしまう。
In the exhaust system component of the present invention, the porosity of the surface covering material layer is preferably 30 to 80%.
When the porosity of the surface covering material layer is 30 to 80%, the amount of pores contributing to the heat insulating properties is sufficient, and the surface covering material layer can maintain good heat insulating properties.
When the porosity of the surface coating material layer is less than 30%, the heat insulating properties generated due to the presence of pores are not sufficient, whereas when the porosity of the surface coating material layer exceeds 80%, the surface coating layer Therefore, the mechanical strength is weak.

本発明の排気系部品では、上記気孔の平均気孔径は、0.1〜50μmであることが望ましい。
気孔の平均気孔径が0.1〜50μmであると、上記気孔は、表面被覆層中に分散し易く、表面被覆層の高断熱性を維持することができる。
平均気孔径が0.1μm未満であると、このような大きさの気孔を形成するのは技術的に難しく、このような気孔を形成するには、非常に小さいな造孔材を使用するなど特別な材料を使う必要があるため、材料コストが急激に増加してしまい、好ましくない。
一方、平均気孔径が50μmを超えていると気孔はすでに移動で合体している場合が多い。このように、表面被覆層に大きな気孔径の気孔が形成されている場合、表面被覆層の固体部が少ないため、表面被覆層の機械的特性が低下する。また、このように大きな気孔は、気孔内で対流熱伝達及び放射伝熱によって放熱効果が促進されるため、断熱性能が低下する。
In the exhaust system part of the present invention, the average pore diameter of the pores is preferably 0.1 to 50 μm.
When the average pore diameter of the pores is 0.1 to 50 μm, the pores are easily dispersed in the surface coating layer, and the high thermal insulation of the surface coating layer can be maintained.
When the average pore diameter is less than 0.1 μm, it is technically difficult to form pores of such a size, and in order to form such pores, a very small pore former is used. Since it is necessary to use a special material, the material cost increases rapidly, which is not preferable.
On the other hand, when the average pore diameter exceeds 50 μm, the pores are often already joined by movement. As described above, when pores having a large pore diameter are formed in the surface coating layer, since the solid portion of the surface coating layer is small, the mechanical properties of the surface coating layer are deteriorated. In addition, such large pores are deteriorated in heat insulation performance because the heat dissipation effect is promoted by convective heat transfer and radiative heat transfer in the pores.

本発明の排気系部品では、上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径は、0.1〜150μmであることが望ましい。
結晶性無機材の粒子の平均粒子径が0.1〜150μmであると、結晶性無機材の粒子は、気孔の大きさに比べて大きく、表面被覆層が高温になっても結晶性無機材の粒子により気孔の移動が阻害され、高断熱性を維持することができる。
上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径が0.1μm未満では、気孔の移動を阻止するのが難しくなり、さらにジルコニア分が少ないことから乾燥後に高耐熱性を維持することは困難になる。一方、上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径が150μm超えると、表面被覆層の表面と結晶性無機材の粒子との距離が短い箇所が多くなり、曲げなどの少しの応力でも表面にクラックが発生し易くなる。
In the exhaust system component of the present invention, the average particle diameter of the crystalline inorganic material particles is preferably 0.1 to 150 μm.
When the average particle size of the crystalline inorganic material particles is 0.1 to 150 μm, the crystalline inorganic material particles are larger than the pore size, and even if the surface coating layer becomes high temperature, the crystalline inorganic material The movement of the pores is hindered by the particles, and high heat insulation can be maintained.
When the average particle size of the crystalline inorganic material particles is less than 0.1 μm, it becomes difficult to prevent the movement of pores, and further, since the zirconia content is small, it is difficult to maintain high heat resistance after drying. On the other hand, if the average particle diameter of the crystalline inorganic material particles exceeds 150 μm, the distance between the surface coating layer surface and the crystalline inorganic material particles increases, and the surface cracks even with a slight stress such as bending. Is likely to occur.

本発明の排気系部品では、上記反応生成粒子の平均粒子径は、0.01〜25μmであることが望ましい。
結晶性無機材と非晶性無機材との反応により生成する反応生成粒子は、結晶性無機材の表面から結晶が伸びていくので、反応生成粒子の平均粒子径が0.01〜25μmであると、結晶性無機材の粒子の長さが長くなるのと同じ効果を有し、気孔の移動阻止の効果が大きい。
反応生成粒子の平均粒子径が0.01μm未満であると、気孔の移動阻止の効果が小さい。また、反応生成粒子の平均粒子径が25μmを超えると、表面被覆層中に存在する反応生成粒子の大きさが大きいため、必要以上に表面被覆層を厚くする必要性が生じ、それにより表面被覆層の曲げ応力が増加するためクラックが生じ易くなる。
In the exhaust system component of the present invention, the average particle size of the reaction product particles is preferably 0.01 to 25 μm.
In the reaction product particles produced by the reaction between the crystalline inorganic material and the amorphous inorganic material, crystals grow from the surface of the crystalline inorganic material, so the average particle size of the reaction product particles is 0.01 to 25 μm. And, it has the same effect that the length of the crystalline inorganic material particles becomes longer, and the effect of preventing the movement of pores is great.
When the average particle size of the reaction product particles is less than 0.01 μm, the effect of preventing the movement of pores is small. Further, if the average particle diameter of the reaction product particles exceeds 25 μm, the reaction product particles present in the surface coating layer are large in size, so that it becomes necessary to make the surface coating layer thicker than necessary, thereby surface coating. Since the bending stress of the layer increases, cracks are likely to occur.

本発明の排気系部品では、上記表面被覆層の厚さは、50〜2000μmであることが望ましい。
表面被覆層の厚さが上記した厚さであると、上記表面被覆層の厚さに対する気孔の大きさや結晶性無機材の粒子の大きさの比率が好適な範囲となり、断熱性能及び機械的特性をより良好に維持することができる。
In the exhaust system component of the present invention, the thickness of the surface coating layer is preferably 50 to 2000 μm.
When the thickness of the surface coating layer is the above-described thickness, the ratio of the pore size to the thickness of the surface coating layer and the particle size of the crystalline inorganic material is in a suitable range, and the heat insulation performance and mechanical properties Can be maintained better.

表面被覆層の厚さが50μm未満であると、表面被覆層の厚さが薄すぎるため、排気系部品として使用した際に、充分な断熱性能を発揮できなくなる。一方、表面被覆層の厚さが2000μmを超えると、表面被覆層が厚すぎるため、熱衝撃を受けた際に、表面被覆層の基材との接合面と雰囲気に露出している表面との温度差が大きくなり易く、表面被覆層が破壊され易くなる。 When the thickness of the surface coating layer is less than 50 μm, the thickness of the surface coating layer is too thin, so that sufficient heat insulation performance cannot be exhibited when used as an exhaust system component. On the other hand, when the thickness of the surface coating layer exceeds 2000 μm, the surface coating layer is too thick, and therefore, when subjected to thermal shock, the surface of the surface coating layer bonded to the base material and the surface exposed to the atmosphere The temperature difference tends to be large, and the surface coating layer is easily broken.

本発明の排気系部品では、上記表面被覆層の室温での熱伝導率は、0.05〜2W/mKであることが望ましい。 In the exhaust system component of the present invention, the thermal conductivity of the surface coating layer at room temperature is desirably 0.05 to 2 W / mK.

本発明の排気系部品では、上記表面被覆層の室温での熱伝導率が0.05〜2W/mKであると、断熱性に優れており、高温においても、熱伝導率が上がりにくいので、排気ガス等の温度が低下するのを防止することができる。
上記表面被覆層の室温での熱伝導率が0.05W/mK未満の表面被覆層を実現するのは、技術的観点及び経済的観点の両者のバランスを考慮すると容易ではなく、一方、表面被覆層の室温での熱伝導率が2W/mKを超えると、低温領域での排気管の保温性が不充分となり、例えば、排気管に用いた場合、触媒コンバータの温度が触媒活性化温度まで達するまでの時間が長くなってしまう。
In the exhaust system component of the present invention, when the thermal conductivity of the surface coating layer at room temperature is 0.05 to 2 W / mK, the heat insulation is excellent, and the thermal conductivity is difficult to increase even at high temperatures. It is possible to prevent the temperature of exhaust gas and the like from decreasing.
Realizing a surface coating layer having a thermal conductivity of less than 0.05 W / mK at room temperature is not easy in view of the balance between both technical and economic aspects. If the thermal conductivity of the layer at room temperature exceeds 2 W / mK, the heat retention of the exhaust pipe in the low temperature region becomes insufficient, and for example, when used in the exhaust pipe, the temperature of the catalytic converter reaches the catalyst activation temperature. It takes a long time.

本発明の排気系部品では、上記結晶性無機材の粒子は、ジルコニア、又は、ジルコニアとイットリア、カルシア、マグネシア、セリア、アルミナ、及び、ハフニアのうち少なくとも一種とからなる複合酸化物であることが望ましい。 In the exhaust system component of the present invention, the crystalline inorganic material particles may be zirconia or a composite oxide composed of zirconia and at least one of yttria, calcia, magnesia, ceria, alumina, and hafnia. desirable.

本発明の排気系部品で用いる上記材料からなる酸化物は、熱伝導率が低いので、上記材料からなる酸化物を結晶性無機材の粒子として用いることにより、表面被覆層の断熱性をより高めることができる。 Since the oxide made of the above material used in the exhaust system component of the present invention has low thermal conductivity, the heat insulation of the surface coating layer is further improved by using the oxide made of the above material as particles of the crystalline inorganic material. be able to.

本発明の排気系部品では、上記非晶性無機材は、軟化点が300〜1000℃の低融点ガラスからなることが望ましい。 In the exhaust system component of the present invention, the amorphous inorganic material is preferably made of a low melting point glass having a softening point of 300 to 1000 ° C.

本発明の排気系部品では、上記非晶性無機材が軟化点が300〜1000℃の低融点ガラスから構成されていると、塗布等の手段を用いて基材の表面に表面被覆層形成用原料組成物の層を形成した後、加熱することにより、比較的容易に表面被覆層を形成することができる。
上記低融点ガラスの軟化点が300℃未満であると、軟化点の温度が低すぎるため、加熱処理の際に、表面被覆層となる層が溶融等により流れ易く、均一な厚さの層を形成することが難しくなり、一方、低融点ガラスの軟化点が1000℃を超えると、逆に、加熱処理の温度を極めて高く設定する必要があるため、加熱により基材の機械的特性が劣化するおそれが生じる。また、基材の温度による熱膨張変化に非晶性無機材を含む表面被覆層が追従できず、表面被覆層にクラックを生じさせて欠落が発生するおそれがある。
In the exhaust system part of the present invention, when the amorphous inorganic material is composed of a low-melting glass having a softening point of 300 to 1000 ° C., the surface coating layer is formed on the surface of the base material by means of coating or the like. The surface coating layer can be formed relatively easily by heating after forming the layer of the raw material composition.
When the softening point of the low-melting glass is less than 300 ° C., the temperature of the softening point is too low. Therefore, during the heat treatment, the layer that becomes the surface coating layer easily flows due to melting, etc. On the other hand, when the softening point of the low-melting glass exceeds 1000 ° C., on the contrary, it is necessary to set the temperature of the heat treatment to be extremely high, so that the mechanical properties of the base material are deteriorated by heating. There is a fear. Moreover, the surface coating layer containing an amorphous inorganic material cannot follow the change in thermal expansion due to the temperature of the base material, which may cause cracks in the surface coating layer, causing cracks.

本発明の排気系部品では、上記低融点ガラスは、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、アルミナ珪酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、及び、ソーダバリウムガラスのうち少なくとも一種を含むガラスであることが望ましい。 In the exhaust system component of the present invention, the low melting point glass is preferably a glass containing at least one of barium glass, boron glass, strontium glass, alumina silicate glass, soda zinc glass, and soda barium glass.

上記排気系部品で、上記材料からなる低融点ガラスを用いると、熱伝導率が低く、かつ、耐熱性、耐久性を有する表面被覆層を基材の表面に形成することができる。 When low melting glass made of the above material is used for the exhaust system component, a surface coating layer having low thermal conductivity and heat resistance and durability can be formed on the surface of the substrate.

本発明の排気系部品では、上記基材は、排気管であり、上記排気管の内側に表面被覆材層が形成されていることが望ましい。 In the exhaust system component of the present invention, it is preferable that the base material is an exhaust pipe, and a surface covering material layer is formed inside the exhaust pipe.

上記排気系部品で、排気管の内側に本発明の表面被覆層が形成されていると、断熱性能に優れた排気管を製造することができる。従って、この排気管を用いることにより、エンジンの始動時から短時間で触媒活性化温度まで昇温することができ、触媒コンバータの性能をエンジン始動時から充分に発揮させることができる。 When the surface coating layer of the present invention is formed inside the exhaust pipe in the exhaust system parts, an exhaust pipe having excellent heat insulation performance can be manufactured. Therefore, by using this exhaust pipe, the temperature can be raised to the catalyst activation temperature in a short time from the start of the engine, and the performance of the catalytic converter can be fully exhibited from the start of the engine.

図1は、本発明の排気系部品を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an exhaust system component of the present invention. 図2は、本発明に係る排気系部品を構成する表面被覆層の縦断面を示す走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a longitudinal section of the surface coating layer constituting the exhaust system component according to the present invention. 図3(a)及び図3(b)は、本発明の排気系部品の別の一例をそれぞれ模式的に示す断面図である。FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views schematically showing another example of the exhaust system component of the present invention. 図4は、本発明の排気系部品に関する自動車用エンジンと、自動車用エンジンに接続されたエキゾーストマニホールドとを模式的に示す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing an automobile engine related to the exhaust system component of the present invention and an exhaust manifold connected to the automobile engine. 図5(a)は、図4に示す自動車用エンジン及びエキゾーストマニホールドのA−A線断面図であり、図5(b)は、図5(a)に示すエキゾーストマニホールドのB−B線断面図である。5A is a cross-sectional view of the automobile engine and the exhaust manifold shown in FIG. 4 taken along line AA, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the exhaust manifold shown in FIG. 5A taken along line BB. It is.

(発明の詳細な説明)
以下、本発明について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
(Detailed description of the invention)
Hereinafter, the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to the following contents, and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the present invention.

以下、本発明の排気系部品、及び、排気系部品の製造に用いられる排気系部品用塗料について説明する。
まず、本発明の排気系部品について説明する。
図1は、本発明の排気系部品の一例を模式的に示す断面図である。
図1に示す排気系部品10は、金属からなる基材11と、基材11の表面上に形成された1層の表面被覆層12とを備えている。
Hereinafter, the exhaust system component of the present invention and the exhaust system component paint used for manufacturing the exhaust system component will be described.
First, the exhaust system component of the present invention will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of an exhaust system component of the present invention.
An exhaust system component 10 shown in FIG. 1 includes a base material 11 made of metal and a single surface coating layer 12 formed on the surface of the base material 11.

図1に示す排気系部品10では、基材11の表面に形成された表面被覆層12は、シリカを含む非晶性無機材の層13と、非晶性無機材の層13の内部に分散するジルコニアを含む結晶性無機材の粒子14、結晶性無機材の粒子14と非晶性無機材の層13との反応により生成した反応生成粒子15及び気孔16とからなる。
図1に示すように、反応生成粒子や気孔は表面被覆層内で複数のサイズで分散している。また、反応生成粒子も様々なサイズや形状で表面被覆層内に存在しており、似たような形状が同一方向に向いておらず、ランダムな方向性をもって存在している。
In the exhaust system component 10 shown in FIG. 1, the surface coating layer 12 formed on the surface of the base material 11 is dispersed inside the amorphous inorganic material layer 13 containing silica and the amorphous inorganic material layer 13. The particles 14 are composed of crystalline inorganic material particles 14 containing zirconia, and the reaction product particles 15 and pores 16 generated by the reaction between the crystalline inorganic material particles 14 and the amorphous inorganic material layer 13.
As shown in FIG. 1, reaction product particles and pores are dispersed in a plurality of sizes in the surface coating layer. Moreover, the reaction product particles are also present in the surface coating layer in various sizes and shapes, and similar shapes are not oriented in the same direction, but are present in random directions.

排気系部品10を構成する基材11の材質としては、例えば、ステンレス、鋼、鉄、銅等の金属、又は、インコネル、ハステロイ、インバー等のニッケル合金等が挙げられる。これら金属材料からなる基材は、後述するように、表面被覆層12を構成する非晶性無機材の層13と熱膨張係数を近付けることにより、表面被覆層12と金属からなる基材11との密着力を向上させることができる。
また、表面被覆層との密着性を良好にするため、サンドブラスト処理や化学薬品等の粗化処理を基材の表面に施してもよい。
Examples of the material of the base material 11 constituting the exhaust system component 10 include metals such as stainless steel, steel, iron, and copper, or nickel alloys such as Inconel, Hastelloy, and Invar. As will be described later, the base material made of these metal materials has a surface expansion layer 12 and a metal base material 11 made of metal by bringing the thermal expansion coefficient close to that of the amorphous inorganic material layer 13 constituting the surface coating layer 12. It is possible to improve the adhesion.
Moreover, in order to improve the adhesiveness with the surface coating layer, a roughening treatment such as a sand blast treatment or a chemical may be applied to the surface of the substrate.

上記粗化処理により形成される基材の表面の表面粗さRzJISは、1.5〜20μmが望ましい。上記した粗化面の表面粗さRzJISは、JIS B 0601(2001)で定義される十点平均粗さである。
排気系部品の基材の粗化面の表面粗さRzJISが1.5μm未満であると、基材の表面積が小さくなるため、基材と表面被覆層との密着性が充分に得られにくくなる。一方、排気系部品の基材の粗化面の表面粗さRzJISが20μmを超えると、基材の表面に表面被覆層が形成されにくくなる。これは、排気系部品の基材の粗化面の表面粗さRzJISが大きすぎると、基材の表面に形成された凹凸の谷の部分にスラリー(表面被覆層用の原料組成物)が入り込まず、この部分に空隙が形成されるためであると考えられる。
なお、排気系部品の基材の粗化面の表面粗さRzJISは、(株)東京精密製、ハンディサーフE−35Bを用いてJIS B 0601(2001)に準拠して測定することができる。
Surface roughness Rz JIS of the surface of the substrate formed by the above roughening treatment, 1.5~20Myuemu is desirable. The surface roughness Rz JIS of the roughened surface described above is a ten-point average roughness defined by JIS B 0601 (2001).
When the surface roughness Rz JIS of the roughened surface of the exhaust system parts is less than 1.5 μm, the surface area of the base material becomes small, and it is difficult to obtain sufficient adhesion between the base material and the surface coating layer. Become. On the other hand, when the surface roughness Rz JIS of the roughened surface of the base material of the exhaust system component exceeds 20 μm, it becomes difficult to form a surface coating layer on the surface of the base material. This is because when the surface roughness Rz JIS of the roughened surface of the base material of the exhaust system component is too large, slurry (raw material composition for the surface coating layer) is formed in the uneven valley portion formed on the surface of the base material. It is thought that this is because a gap is formed in this portion without entering.
In addition, the surface roughness Rz JIS of the roughened surface of the base material of the exhaust system component can be measured according to JIS B 0601 (2001) using Handy Surf E-35B manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. .

基材の形状は、平板、半円筒、円筒状の他、その断面の外縁の形状は、楕円形、多角形等の任意の形状であってもよい。
排気系部品の基材が筒状体である場合、基材の径が長手方向に沿って一定でなくてもよく、また、長さ方向に垂直な断面形状が長手方向に沿って一定でなくてもよい。
In addition to a flat plate, a semi-cylinder, and a cylindrical shape, the shape of the outer edge of the cross section may be an arbitrary shape such as an ellipse or a polygon.
When the base material of the exhaust system part is a cylindrical body, the diameter of the base material may not be constant along the longitudinal direction, and the cross-sectional shape perpendicular to the length direction is not constant along the longitudinal direction. May be.

本発明の排気系部品において、基材の厚さの望ましい下限は0.2mm、より望ましい下限は0.4mmであり、望ましい上限は10mm、より望ましい上限は4mmである。
排気系部品の基材の厚さが0.2mm未満であると、排気系部品の強度が不足する。また、排気系部品の基材の厚さが10mmを超えると、排気系部品の重量が大きくなり、例えば、自動車等の車輌に搭載することが難しくなり、実用に適しにくくなる。
In the exhaust system part of the present invention, the desirable lower limit of the thickness of the substrate is 0.2 mm, the more desirable lower limit is 0.4 mm, the desirable upper limit is 10 mm, and the more desirable upper limit is 4 mm.
When the thickness of the base material of the exhaust system component is less than 0.2 mm, the strength of the exhaust system component is insufficient. In addition, if the thickness of the base material of the exhaust system component exceeds 10 mm, the weight of the exhaust system component increases, and it becomes difficult to mount the exhaust system component on a vehicle such as an automobile, for example.

排気系部品の表面被覆層12を構成する非晶性無機材は、シリカを含む非晶性無機材であることが好ましく、シリカを20重量%以上含有していることが好ましい。
非晶性無機材は、シリカを含んでいるので、非晶性無機材の層13の内部に分散するジルコニアを含む結晶性無機材の粒子14と反応してシリカを含むジルコンが生成しやすく、特にシリカを30重量%以上含有していると、よりジルコンを生成し易い。
The amorphous inorganic material constituting the surface coating layer 12 of the exhaust system part is preferably an amorphous inorganic material containing silica, and preferably contains 20% by weight or more of silica.
Since the amorphous inorganic material contains silica, it easily reacts with the particles 14 of the crystalline inorganic material containing zirconia dispersed in the amorphous inorganic material layer 13 to produce zircon containing silica. In particular, when 30% by weight or more of silica is contained, zircon is more easily generated.

また、上記非晶性無機材は、軟化点が300〜1000℃である低融点ガラスであることが好ましい。
上記低融点ガラスの種類は特に限定されるものではないが、ソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス、硼珪酸ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、チタンクリスタルガラス、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、アルミナ珪酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、ソーダバリウムガラス等が挙げられる。
これらのガラスは、単独で用いてもよいし、2種類以上が混合されていてもよい。
Moreover, it is preferable that the said amorphous inorganic material is a low melting glass whose softening point is 300-1000 degreeC.
The type of the low melting point glass is not particularly limited, but soda lime glass, alkali-free glass, borosilicate glass, potash glass, crystal glass, titanium crystal glass, barium glass, boron glass, strontium glass, alumina silicate glass, Examples include soda zinc glass and soda barium glass.
These glasses may be used alone or in combination of two or more.

上記のような低融点ガラスは、軟化点が300〜1000℃の範囲にあると、低融点ガラスを融解させて基材(金属材料)の表面に塗布(コート)した後、加熱、焼成処理を施すことにより、金属からなる基材の表面上に表面被覆層12を容易にしかも基材との密着性に優れた表面被覆層を形成することができる。 When the low melting point glass has a softening point in the range of 300 to 1000 ° C., the low melting point glass is melted and coated (coated) on the surface of the base material (metal material), and then heated and fired. By applying, the surface coating layer 12 can be easily formed on the surface of the base material made of metal, and the surface coating layer having excellent adhesion to the base material can be formed.

上記低融点ガラスの軟化点が300℃未満であると、軟化点の温度が低すぎるため、加熱処理の際に、表面被覆層となる層が溶融等により流れ易く、均一な厚さの層を形成することが難しくなり、一方、上記低融点ガラスの軟化点が1000℃を超えると、逆に、加熱処理の温度を極めて高く設定する必要があるため、加熱により基材の機械的特性が劣化するおそれが生じる。
なお、軟化点は、JIS R 3103−1:2001に規定される方法に基づき、例えば、有限会社オプト企業製の硝子自動軟化点・歪点測定装置(SSPM−31)を用いて測定することができる。
When the softening point of the low-melting glass is less than 300 ° C., the temperature of the softening point is too low, so that during the heat treatment, the surface coating layer easily flows due to melting or the like, and a layer with a uniform thickness is formed. On the other hand, when the softening point of the low melting point glass exceeds 1000 ° C., on the contrary, it is necessary to set the temperature of the heat treatment to be extremely high. May occur.
The softening point can be measured using a glass automatic softening point / strain point measuring device (SSPM-31) manufactured by Opt Corporation, for example, based on the method defined in JIS R 3103-1: 2001. it can.

上記硼珪酸ガラスの種類は、特に限定されないが、SiO−B−ZnO系ガラス、SiO−B−Bi系ガラス等が挙げられる。上記クリスタルガラスは、PbOを含むガラスであり、その種類は特に限定されないが、SiO−PbO系ガラス、SiO−PbO−B系ガラス、SiO−B−PbO系ガラス等が挙げられる。上記バリウムガラスの種類は、特に限定されないが、BaO−SiO系ガラス等が挙げられる。
また、非晶性無機材は、上述した低融点ガラスのうちの一種類の低融点ガラスのみからなるものであってもよいし、複数種類の低融点ガラスからなるものであってもよい。
Kind of the borosilicate glass is not particularly limited, SiO 2 -B 2 O 3 -ZnO type glass, SiO 2 -B 2 O 3 -Bi 2 O 3 system glass. The crystal glass is a glass containing PbO, the type is not particularly limited, SiO 2 -PbO type glass, SiO 2 -PbO-B 2 O 3 type glass, SiO 2 -B 2 O 3 -PbO type glass Etc. Kind of the barium glass is not particularly limited, include BaO-SiO 2 based glass or the like.
The amorphous inorganic material may be composed of only one kind of low-melting glass among the above-described low-melting glasses, or may be composed of a plurality of kinds of low-melting glasses.

排気系部品の表面被覆層に含まれる結晶性無機材は、排気系部品の表面被覆層に含まれる非晶性無機材の軟化点よりも高い軟化点を有している。具体的には、排気系部品の表面被覆層に含まれる結晶性無機材は、950℃以上の軟化点を有していることが望ましい。 The crystalline inorganic material contained in the surface coating layer of the exhaust system component has a softening point higher than the softening point of the amorphous inorganic material contained in the surface coating layer of the exhaust system component. Specifically, it is desirable that the crystalline inorganic material contained in the surface coating layer of the exhaust system component has a softening point of 950 ° C. or higher.

表面被覆層12を構成する非晶性無機材の層13に分散する結晶性無機材の粒子14は、ジルコニア、又は、ジルコニアを含む結晶性無機材の粒子である。
ジルコニアを含む無機材の具体的としては、例えば、CaO安定化ジルコニア(5wt%CaO−ZrO、8wt%CaO−ZrO、31wt%CaO−ZrO)、MgO安定化ジルコニア(20wt%MgO−ZrO、24wt%MgO−ZrO)、Y安定化ジルコニア(6wt%Y−ZrO、7wt%Y−ZrO、8wt%Y−ZrO、10wt%Y−ZrO、12wt%Y−ZrO、20wt%Y−ZrO)、ジルコン(ZrO−33wt%SiO)、CeO安定化ジルコニア等が挙げられる。
これらの中では、耐熱性及び耐腐食性に優れ、25℃での熱伝導率が4W/mK以下であるY安定化ジルコニア、CaO安定化ジルコニア、MgO安定化ジルコニアが好ましい。
The crystalline inorganic material particles 14 dispersed in the amorphous inorganic material layer 13 constituting the surface coating layer 12 are zirconia or crystalline inorganic material particles containing zirconia.
Specific examples of inorganic materials containing zirconia include, for example, CaO-stabilized zirconia (5 wt% CaO—ZrO 2 , 8 wt% CaO—ZrO 2 , 31 wt% CaO—ZrO 2 ), MgO stabilized zirconia (20 wt% MgO—ZrO 2 ). 2 , 24 wt% MgO—ZrO 2 ), Y 2 O 3 stabilized zirconia (6 wt% Y 2 O 3 —ZrO 2 , 7 wt% Y 2 O 3 —ZrO 2 , 8 wt% Y 2 O 3 —ZrO 2 , 10 wt% Y 2 O 3 -ZrO 2, 12wt % Y 2 O 3 -ZrO 2, 20wt% Y 2 O 3 -ZrO 2), zircon (ZrO 2 -33wt% SiO 2) , CeO stabilized zirconia, and the like.
Among these, Y 2 O 3 -stabilized zirconia, CaO-stabilized zirconia, and MgO-stabilized zirconia having excellent heat resistance and corrosion resistance and a thermal conductivity at 25 ° C. of 4 W / mK or less are preferable.

結晶性無機材の粒子14は、ジルコニアを20重量%以上含有していることが望ましい。ジルコニアを20重量%以上含有していると、耐熱性に優れるとともに、非晶性無機材中のシリカと反応して、結晶性無機材の粒子14の表面からジルコニアとシリカとを含む反応生成粒子が析出し易いからである。 It is desirable that the crystalline inorganic material particles 14 contain 20% by weight or more of zirconia. When 20% by weight or more of zirconia is contained, the reaction product particles are excellent in heat resistance and react with silica in the amorphous inorganic material to include zirconia and silica from the surface of the particles 14 of the crystalline inorganic material. It is because it is easy to precipitate.

ジルコニアの含有量が20重量%未満であると、非晶性無機材の層13との反応生成粒子15が充分に成長することができず、気孔16の移動を阻止する能力が低下するとともに、表面被覆層12の機械的強度の低下を招いてしまう。
結晶性無機材の粒子14は、ジルコニアを50重量%以上含有していることがより望ましい。
When the content of zirconia is less than 20% by weight, the reaction product particles 15 with the amorphous inorganic material layer 13 cannot be sufficiently grown, and the ability to prevent the movement of the pores 16 is reduced. The mechanical strength of the surface coating layer 12 is reduced.
It is more desirable that the crystalline inorganic material particles 14 contain 50% by weight or more of zirconia.

結晶性無機材の粒子14の平均粒子径は、0.1〜150μmであることが望ましい。結晶性無機材の粒子14の平均粒子径が0.1〜150μmであると、結晶性無機材の粒子14により表面被覆層12が高温になっても結晶性無機材の粒子14により気孔16の移動が阻害され、高断熱性を維持することができる。 The average particle size of the crystalline inorganic material particles 14 is preferably 0.1 to 150 μm. When the average particle size of the crystalline inorganic material particles 14 is 0.1 to 150 μm, even if the surface coating layer 12 is heated to a high temperature by the crystalline inorganic material particles 14, the pores 16 are formed by the crystalline inorganic material particles 14. Movement is hindered and high heat insulation can be maintained.

結晶性無機材の粒子14の平均粒子径が0.1μm未満では、気孔16の移動を阻害するのが難しくなり、さらにジルコニア分が少ないことから乾燥後に高耐熱性を維持することは困難になる。一方、結晶性無機材の粒子14の平均粒子径が150μm超えると、表面被覆層12の表面と粒子との距離が短い箇所が多くなり、曲げなどの少しの応力でも表面にクラックが発生し易くなる。
結晶性無機材の粒子14の平均粒子径は、1〜50μmであることがより望ましく、この範囲では、高耐熱性やクラック予防に加え、反応生成粒子が外的負荷に強い形状となりやすい。すなわち、反応生成粒子の針形状が太くなりやすく、折れずに破壊されにくい。
If the average particle diameter of the crystalline inorganic material particles 14 is less than 0.1 μm, it becomes difficult to inhibit the movement of the pores 16, and further, since the zirconia content is small, it is difficult to maintain high heat resistance after drying. . On the other hand, when the average particle diameter of the particles 14 of the crystalline inorganic material exceeds 150 μm, there are many places where the distance between the surface of the surface coating layer 12 and the particles is short, and cracks are easily generated on the surface even with a slight stress such as bending. Become.
The average particle diameter of the particles 14 of the crystalline inorganic material is more preferably 1 to 50 μm. In this range, in addition to high heat resistance and prevention of cracks, the reaction product particles tend to have a shape strong against external loads. That is, the needle shape of the reaction product particles is likely to be thick, and is not easily broken without breaking.

結晶性無機材の粒子14の平均粒子径に対する気孔16の平均気孔径の比(結晶性無機材の粒子の平均粒子径/気孔の平均気孔径)は、0.1〜10である。
結晶性無機材の粒子14の平均粒子径に対する気孔16の平均気孔径の比(結晶性無機材の粒子の平均粒子径/気孔の平均気孔径)が上記の範囲であると、表面被覆層12が高温になった際に結晶性無機材の粒子14が気孔16の移動の障害物となり、気孔16の移動が妨げられ、気孔16の合体により、断熱性能が低下するのを防止することができる。
The ratio of the average pore diameter of the pores 16 to the average particle diameter of the particles 14 of the crystalline inorganic material (average particle diameter of the crystalline inorganic material particles / average pore diameter of the pores) is 0.1 to 10.
When the ratio of the average pore size of the pores 16 to the average particle size of the particles 14 of the crystalline inorganic material (average particle size of the crystalline inorganic material particles / average pore size of the pores) is in the above range, the surface coating layer 12 The crystalline inorganic material particles 14 become obstacles to the movement of the pores 16 when the temperature becomes high, and the movement of the pores 16 is hindered, and it is possible to prevent the heat insulation performance from being deteriorated due to the coalescence of the pores 16. .

上記の比(結晶性無機材の粒子の平均粒子径/気孔の平均気孔径)が0.1未満であると、気孔の平均気孔径に比べて結晶性無機材の粒子の平均粒子径の比が小さいため、高温になった際に、気孔の移動を阻害する効果が小さく、気孔の合体が進行し易くなり、高断熱性を維持するのが難しくなる。 When the above ratio (average particle diameter of the crystalline inorganic material particles / average pore diameter of the pores) is less than 0.1, the ratio of the average particle diameter of the crystalline inorganic material particles compared to the average pore diameter of the pores Therefore, when the temperature becomes high, the effect of inhibiting the movement of the pores is small, the coalescence of the pores easily proceeds, and it becomes difficult to maintain high heat insulation.

一方、上記の比(結晶性無機材の粒子の平均粒子径/気孔の平均気孔径)が10を超えると、気孔の平均気孔径に比べて結晶性無機材の粒子の平均粒子径の比が大きくなりすぎる。すなわち、この場合、結晶性無機材の粒子14が気孔16を押しつぶして破壊してしまう可能性があり、表面被覆層12の機械的強度ならびに断熱性能を低下させる可能性がある。
結晶性無機材の粒子14の平均粒子径に対する気孔16の平均気孔径の比(上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径/上記気孔の平均気孔径)は、0.5〜5が好ましい。
On the other hand, when the above ratio (average particle diameter of the crystalline inorganic material particles / average pore diameter of the pores) exceeds 10, the ratio of the average particle diameter of the crystalline inorganic material particles compared to the average pore diameter of the pores is Too big. That is, in this case, the crystalline inorganic material particles 14 may crush and destroy the pores 16, which may reduce the mechanical strength and heat insulation performance of the surface coating layer 12.
The ratio of the average pore diameter of the pores 16 to the average particle diameter of the particles 14 of the crystalline inorganic material (average particle diameter of the crystalline inorganic material particles / average pore diameter of the pores) is preferably 0.5 to 5.

また、結晶性無機材はジルコニアを含み、非晶性無機材はシリカを含むので、表面被覆層を形成する際に、非晶性無機材の層中で、非晶性無機材の層と結晶性無機材の粒子とが反応し、ジルコン等からなる反応生成粒子が生成し、析出する。 In addition, since the crystalline inorganic material includes zirconia and the amorphous inorganic material includes silica, the amorphous inorganic material layer and the crystal are formed in the amorphous inorganic material layer when forming the surface coating layer. Reactive inorganic particles react to produce and precipitate reaction product particles made of zircon or the like.

図2は、本発明に係る排気系部品を構成する表面被覆層の縦断面を示す走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。このSEM写真は、結晶性無機材と非晶性無機材との反応により生じた針状に伸びた反応生成粒子を示すSEM写真である。
図2に示すSEM写真では、結晶性無機材の粒子14の表面から非晶性無機材の層13中、針状に伸びる反応生成粒子15を観察することができる。
図2に示す反応生成粒子15の形状は、針状であるが、反応条件によっては、破砕状となる。反応生成粒子15が生成すると、非晶性無機材の層13中の粒子の大きさが結晶性無機材の粒子14と反応生成粒子15との合計の大きさになるので、高温になった際に、複数の気孔16が合体するのを、より効果的に阻止することができる。
FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a longitudinal section of the surface coating layer constituting the exhaust system component according to the present invention. This SEM photograph is an SEM photograph showing the reaction product particles extending in a needle shape generated by the reaction between the crystalline inorganic material and the amorphous inorganic material.
In the SEM photograph shown in FIG. 2, reaction product particles 15 extending in a needle shape from the surface of the crystalline inorganic material particles 14 in the amorphous inorganic material layer 13 can be observed.
The shape of the reaction product particles 15 shown in FIG. 2 is needle-like, but depending on the reaction conditions, it is crushed. When the reaction product particles 15 are generated, the size of the particles in the amorphous inorganic material layer 13 becomes the total size of the crystalline inorganic material particles 14 and the reaction product particles 15. In addition, it is possible to more effectively prevent the plurality of pores 16 from being combined.

本発明の排気系部品では、結晶性無機材の粒子14の5〜50重量%は、気孔径が0.1〜50μmの上記気孔に接していることが望ましい。
気孔16が結晶性無機材の粒子14に接触、付着していると、高温になった際にも、気孔が結晶性無機材の粒子14から離れて移動しにくく、表面被覆層12の高断熱性を維持することができる。本発明の排気系部品では、結晶性無機材の粒子14の20〜40重量%は、気孔径が1〜50μmの上記気孔に接していることがより望ましい。
In the exhaust system component of the present invention, it is desirable that 5 to 50% by weight of the crystalline inorganic material particles 14 are in contact with the pores having a pore diameter of 0.1 to 50 μm.
When the pores 16 are in contact with and adhered to the crystalline inorganic material particles 14, the pores are difficult to move away from the crystalline inorganic material particles 14 even at high temperatures, and the surface coating layer 12 is highly insulated. Sex can be maintained. In the exhaust system component of the present invention, it is more preferable that 20 to 40% by weight of the crystalline inorganic material particles 14 are in contact with the pores having a pore diameter of 1 to 50 μm.

気孔16に接している結晶性無機材の粒子14が5重量%未満では、結晶性無機材の粒子14が気孔16の移動抑制に寄与せず、気孔16の合体が発生して断熱性能が低下してしまう。一方、気孔16に接している結晶性無機材の粒子14が50重量%を超えると、表面被覆層12中の結晶性無機材の粒子14の含有量が多すぎるため、表面被覆層12の機械的強度または断熱性能が低下する。 When the crystalline inorganic material particles 14 in contact with the pores 16 are less than 5% by weight, the crystalline inorganic material particles 14 do not contribute to the suppression of the movement of the pores 16, and the coalescence of the pores 16 occurs and the heat insulation performance is lowered. Resulting in. On the other hand, if the crystalline inorganic material particles 14 in contact with the pores 16 exceed 50% by weight, the content of the crystalline inorganic material particles 14 in the surface coating layer 12 is too large. The mechanical strength or heat insulation performance is reduced.

0.1μm未満の気孔16が結晶性無機材の粒子14と接触する場合を想定すると、気孔が小さい分、それだけ接触する気孔の数が増える。気孔の数が増えるということは、表面被覆層内でのクラックなどの亀裂発生箇所が増えるということになり、品質の低下や機械的強度が低下するといった問題が発生する。一方、気孔径が50μmを超える気孔16が結晶性無機材の粒子14と接触している場合には、気孔16はすでに移動で合体している場合が多い。このように、表面被覆層12に大きな気孔径の気孔16が形成されている場合、表面被覆層12の固体部が少ないため、表面被覆層12の機械的特性が低下する。また、このように大きな気孔16は、気孔内で対流熱伝達および放射伝熱によって放熱効果が促進されるため、断熱性が低下する。 Assuming that the pores 16 of less than 0.1 μm are in contact with the crystalline inorganic material particles 14, the smaller the pores, the more the number of pores in contact therewith. An increase in the number of pores means that the number of cracks such as cracks in the surface coating layer increases, resulting in problems such as deterioration in quality and mechanical strength. On the other hand, when the pores 16 having a pore diameter of more than 50 μm are in contact with the crystalline inorganic material particles 14, the pores 16 are often already joined by movement. As described above, when the pores 16 having a large pore diameter are formed in the surface coating layer 12, since the solid portion of the surface coating layer 12 is small, the mechanical properties of the surface coating layer 12 are deteriorated. Moreover, since the heat dissipation effect is accelerated | stimulated by the convective heat transfer and the radiant heat transfer in such a large pore 16, the heat insulation property falls.

この場合、上記したように、気孔16が結晶性無機材の粒子14から伸びている反応生成粒子15を介して気孔16と接触していてもよい。
反応生成粒子15が生成した場合には、反応生成粒子15が結晶性無機材の粒子14の表面から、その周辺に向かって伸びているため、気孔16に接触し易く、気孔16との接触機会が多くなる。このため、気孔16が移動しにくくなり、複数の気孔16が合体するのをより効果的に防止することができる。
In this case, as described above, the pores 16 may be in contact with the pores 16 via the reaction product particles 15 extending from the crystalline inorganic material particles 14.
When the reaction product particles 15 are generated, since the reaction product particles 15 extend from the surface of the crystalline inorganic material particles 14 toward the periphery thereof, the reaction product particles 15 easily come into contact with the pores 16 and have an opportunity to contact the pores 16. Will increase. For this reason, it becomes difficult for the pores 16 to move, and it is possible to more effectively prevent the plurality of pores 16 from being combined.

反応生成粒子15の平均粒子径は、0.01〜25μmであることが望ましい。反応生成粒子15の平均粒子径が0.01〜25μmであると、表面被覆層12が高温になった場合であっても、結晶性無機材の粒子14から伸びる反応生成粒子15が気孔の移動を阻害するので、気孔16同士の合体を防止することができる。反応生成粒子15の平均粒子径は、0.1〜15μmであることがより望ましく、この範囲では反応生成粒子15の先端が太くなりやすくなり、機械的な強度が強い。
ここで、反応生成粒子の平均粒子径とは、一つの粒子から生成された反応生成粒子の先端から先端までの距離が最も大きい距離を反応生成粒子径とし、異なる反応生成粒子径を100個計測し、それを平均化したものを反応生成粒子の平均粒子径とする。
The average particle size of the reaction product particles 15 is desirably 0.01 to 25 μm. When the average particle diameter of the reaction product particles 15 is 0.01 to 25 μm, the reaction product particles 15 extending from the crystalline inorganic material particles 14 move pores even when the surface coating layer 12 is heated to a high temperature. Can be prevented, so that coalescence of the pores 16 can be prevented. The average particle diameter of the reaction product particles 15 is more preferably 0.1 to 15 μm. In this range, the tip of the reaction product particles 15 tends to be thick and the mechanical strength is strong.
Here, the average particle size of the reaction product particles is the reaction product particle size that is the distance from the tip of the reaction product particle generated from one particle to the tip, and 100 different reaction product particle sizes are measured. Then, the averaged particle diameter is defined as the average particle diameter of the reaction product particles.

反応生成粒子15の平均粒子径が0.01μm未満であると、気孔16の移動阻止の効果が小さい。また、反応生成粒子15の平均粒子径が25μmを超えると、表面被覆層12中に存在する反応生成粒子15の大きさが大きいため、必要以上に表面被覆層12を厚くする必要性が生じ、それにより表面被覆層12の曲げ応力が増加するためクラックが生じ易くなる。 When the average particle size of the reaction product particles 15 is less than 0.01 μm, the effect of preventing the movement of the pores 16 is small. Further, if the average particle diameter of the reaction product particles 15 exceeds 25 μm, the reaction product particles 15 existing in the surface coating layer 12 are large in size, so that it becomes necessary to make the surface coating layer 12 thicker than necessary. As a result, the bending stress of the surface coating layer 12 increases, so that cracks are likely to occur.

上述したように、表面被覆層12を構成する非晶性無機材の層13には、原料である排気系部品用塗料中に含まれる造孔材に起因する気孔が分散しているが、表面被覆層12の気孔率は、30〜80%であることが望ましい。
表面被覆層12の気孔率が30〜80%であり、これら気孔16が良好に分散していると、表面被覆層12中の熱の伝達を気孔16により効果的に遮断することができ、良好な断熱性を維持することができる。
As described above, in the amorphous inorganic material layer 13 constituting the surface coating layer 12, pores due to the pore former contained in the exhaust system component paint as a raw material are dispersed, The porosity of the coating layer 12 is desirably 30 to 80%.
When the porosity of the surface coating layer 12 is 30 to 80% and the pores 16 are well dispersed, heat transfer in the surface coating layer 12 can be effectively blocked by the pores 16 and good. Can maintain a good thermal insulation.

表面被覆層12の気孔率が30%未満であると、気孔16の割合が少なすぎるため、断熱性が劣化してしまい、一方、表面被覆層12の気孔率が80%を超えると、気孔16の割合が多くなりすぎるため、例えば、表面被覆層12の表面に気孔16が露出し易くなり、気孔率を保つのが難しくなるとともに、気孔16同士の距離が近くなり、気孔16同士が合体し易くなり、表面被覆層12が高温になった際に、高断熱性を維持するのが難しくなる。 When the porosity of the surface coating layer 12 is less than 30%, the proportion of the pores 16 is too small, and thus the heat insulating property is deteriorated. On the other hand, when the porosity of the surface coating layer 12 exceeds 80%, the porosity 16 Therefore, for example, the pores 16 are easily exposed on the surface of the surface coating layer 12 and it is difficult to maintain the porosity, and the distance between the pores 16 is reduced, and the pores 16 are combined. It becomes easy to maintain high heat insulation when the surface coating layer 12 becomes high temperature.

表面被覆層12中の気孔16の平均気孔径は、0.1〜50μmであることが望ましい。表面被覆層12中の気孔16の平均気孔径が0.1〜50μmであると、表面被覆層12中の熱伝達を気孔16により有効に阻止することができ、表面被覆層12の高断熱性を維持することができる。表面被覆層12中の気孔16の平均気孔径は、小さいほうが、気孔内の放射伝熱、対流伝熱による熱移動を低減することができるため、1μmに近ければ近いほど望ましく、具体的には、1〜50μmがより望ましく、1〜5μmがさらに望ましい。平均気孔径が1〜5μmの範囲では、もっとも気孔内の熱移動を低減させることが可能である。 The average pore diameter of the pores 16 in the surface coating layer 12 is desirably 0.1 to 50 μm. When the average pore diameter of the pores 16 in the surface coating layer 12 is 0.1 to 50 μm, heat transfer in the surface coating layer 12 can be effectively prevented by the pores 16, and the high thermal insulation of the surface coating layer 12. Can be maintained. As the average pore diameter of the pores 16 in the surface coating layer 12 is smaller, heat transfer by radiant heat transfer and convective heat transfer in the pores can be reduced. 1 to 50 μm is more desirable, and 1 to 5 μm is even more desirable. When the average pore diameter is in the range of 1 to 5 μm, the heat transfer in the pores can be reduced most.

気孔16の平均気孔径が0.1μm未満であると、このような大きさの気孔16を形成するのは技術的に難しく、このような気孔16を形成するには、非常に小さい造孔材を使用するなど特別な材料を使う必要があるため、材料コストが急激に増加してしまい、好ましくない。
一方、気孔径50μmを超えていると気孔16はすでに移動で合体している場合が多い。このように、表面被覆層12に大きな気孔径の気孔16が形成されている場合、表面被覆層12の固体部分が少ないため、表面被覆層12の機械的特性が低下する。また、100μmを超える径の気孔16は、気孔内で対流熱伝達および放射伝熱のよって放熱効果が促進されるため、断熱性が低下する。
If the average pore diameter of the pores 16 is less than 0.1 μm, it is technically difficult to form the pores 16 having such a size, and in order to form such pores 16, a very small pore former Since it is necessary to use a special material such as a material, the material cost increases rapidly, which is not preferable.
On the other hand, if the pore diameter exceeds 50 μm, the pores 16 are often already joined by movement. As described above, when the pores 16 having a large pore diameter are formed in the surface coating layer 12, since the solid portion of the surface coating layer 12 is small, the mechanical properties of the surface coating layer 12 are deteriorated. In addition, the pores 16 having a diameter exceeding 100 μm have a reduced heat insulation property because the heat dissipation effect is promoted by convective heat transfer and radiation heat transfer in the pores.

表面被覆層12の厚さは、50〜2000μmであることが望ましく、250〜2000μmであることがより望ましい。
表面被覆層12の厚さが50μm未満であると、表面被覆層12の厚さが薄すぎるため、排気系部品として使用した際に、充分な断熱性能を発揮できなくなる。一方、表面被覆層12の厚さが2000μmを超えると、表面被覆層12が厚すぎるため、熱衝撃を受けた際に、表面被覆層12の基材11との接合面と雰囲気に露出している表面との温度差が大きくなり易く、表面被覆層12が破壊され易くなる。
The thickness of the surface coating layer 12 is desirably 50 to 2000 μm, and more desirably 250 to 2000 μm.
When the thickness of the surface coating layer 12 is less than 50 μm, the thickness of the surface coating layer 12 is too thin, so that sufficient heat insulation performance cannot be exhibited when used as an exhaust system component. On the other hand, when the thickness of the surface coating layer 12 exceeds 2000 μm, the surface coating layer 12 is too thick, and therefore when exposed to thermal shock, the surface coating layer 12 is exposed to the bonding surface with the base material 11 and the atmosphere. The temperature difference from the existing surface is likely to be large, and the surface coating layer 12 is easily destroyed.

表面被覆層12の室温での熱伝導率は、0.05〜2W/mKが望ましい。
表面被覆層12の室温での熱伝導率が0.05〜2W/mKであると、本発明の排気系部品10は、断熱性に優れており、高温においても、熱伝導率が上がりにくいので、排気ガス等の温度が低下するのを防止することができる。
表面被覆層12の室温での熱伝導率が0.05W/mK未満の表面被覆層12を実現するのは、技術的観点及び経済的観点の両者のバランスを考慮すると容易ではなく、一方、表面被覆層12の室温での熱伝導率が2W/mKを超えると、低温領域での排気管の保温性が不充分となり、例えば、排気管に用いた場合、触媒コンバータの温度が触媒活性化温度まで達するまでの時間が長くなってしまい、望ましくない。
排気系部品の表面被覆層の室温での熱伝導率は、レーザーフラッシュ法によって測定することができる。
The thermal conductivity of the surface coating layer 12 at room temperature is preferably 0.05 to 2 W / mK.
When the thermal conductivity of the surface coating layer 12 at room temperature is 0.05 to 2 W / mK, the exhaust system component 10 of the present invention is excellent in heat insulation, and the thermal conductivity is difficult to increase even at high temperatures. Further, it is possible to prevent the temperature of exhaust gas or the like from decreasing.
It is not easy to realize the surface coating layer 12 having a thermal conductivity of the surface coating layer 12 at room temperature of less than 0.05 W / mK in consideration of the balance between both the technical viewpoint and the economic viewpoint. If the thermal conductivity of the coating layer 12 at room temperature exceeds 2 W / mK, the heat retention of the exhaust pipe in the low temperature region becomes insufficient. For example, when used in the exhaust pipe, the temperature of the catalytic converter is the catalyst activation temperature. It takes a long time to reach the point, which is not desirable.
The thermal conductivity at room temperature of the surface coating layer of the exhaust system component can be measured by a laser flash method.

なお、本発明の排気系部品において、半円筒の基材又は円筒形状の基材を用いる場合にも、基材11の表面には、図1に示す排気系部品10における表面被覆層12が形成されている。表面被覆層12は基材11の両面に形成されていてもよい。 In the exhaust system component of the present invention, even when a semi-cylindrical base material or a cylindrical base material is used, the surface coating layer 12 in the exhaust system component 10 shown in FIG. Has been. The surface coating layer 12 may be formed on both surfaces of the substrate 11.

表面被覆層12が基材11の両面に形成されている場合であっても、表面被覆層12の厚さは、50〜2000μmであることが望ましい。 Even when the surface coating layer 12 is formed on both surfaces of the substrate 11, the thickness of the surface coating layer 12 is desirably 50 to 2000 μm.

次に、本発明の排気系部品の製造方法について説明する。
まず、本発明の排気系部品の製造において用いる排気系部品用塗料について説明する。上記排気系部品用塗料は、排気系部品の製造に用いられる原料組成物である。
Next, the method for manufacturing the exhaust system component of the present invention will be described.
First, the exhaust system component paint used in the manufacture of the exhaust system component of the present invention will be described. The exhaust system component paint is a raw material composition used for manufacturing exhaust system components.

本発明の排気系部品用塗料は、シリカを含む非晶性無機材とジルコニアを含む結晶性無機材の粒子と造孔材の粒子とを含み、
上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径は0.1〜150μmであって、
上記非晶性無機材100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量は30〜180重量部であり、
上記造孔材の粒子の平均粒子径は0.1〜25μmであって、
上記非晶性無機材100重量部に対する上記造孔材の粒子の重量は0.001〜1重量部であることを特徴とする。
The exhaust system paint according to the present invention includes amorphous inorganic material containing silica, crystalline inorganic material particles containing zirconia, and pore former particles.
The average particle size of the crystalline inorganic material particles is 0.1 to 150 μm,
The weight of the crystalline inorganic material particles with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material is 30 to 180 parts by weight,
The average particle diameter of the pore former particles is 0.1 to 25 μm,
The weight of the pore former particles is 0.001 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material.

本発明の排気系部品用塗料を用いることにより、上記した本発明の排気系部品を製造することができるが、その用途は、上記排気系部品の製造に限られるものではなく、塗膜を形成するための他の用途に用いてもよい。
上述のように、上記排気系部品用塗料は、シリカを含む非晶性無機材と、ジルコニアを含む結晶性無機材の粒子と、造孔材の粒子とを含む。
By using the paint for exhaust system parts of the present invention, the exhaust system parts of the present invention described above can be manufactured, but the use is not limited to the manufacture of the exhaust system parts, and a coating film is formed. It may be used for other purposes.
As described above, the exhaust system component paint includes an amorphous inorganic material containing silica, particles of a crystalline inorganic material containing zirconia, and particles of a pore former.

シリカを含む非晶性無機材の種類、材料、材質、その特性等については、本発明の排気系部品において説明したので、省略する。上述したように、本発明の排気系部品用塗料を調製する際には、上記非晶性無機材の粉末を用いる。本発明の排気系部品用塗料を調製する際には、各原料を調合した後、湿式粉砕を行うが、非晶性無機材の粉末は、最初に適当な粒径に調節したものを用い、原料の調合後、湿式粉砕により目的の粒子径のものを得る。
非晶性無機材は、基材表面に塗布、焼成後、溶融して塗膜(非晶性無機材の層)となるので、厳密に非晶性無機材の粒径をコントロールする必要はないが、排気系部品用塗料中に非晶性無機材の粒子が均一に分散している必要がある。
この点から、非晶性無機材の湿式粉砕後の最終的な平均粒径は、0.1〜100μmが好ましく、1〜20μmがより好ましい。1〜20μmの範囲では、粒子表面に帯電している電気による影響が少ないためと推測しているが、粒子が均一に分散しやすい。
Since the type, material, material, characteristics and the like of the amorphous inorganic material containing silica have been described in the exhaust system parts of the present invention, they will be omitted. As described above, when preparing the paint for exhaust system parts of the present invention, the amorphous inorganic material powder is used. When preparing the paint for exhaust system parts of the present invention, after preparing each raw material, wet pulverization is performed, but the amorphous inorganic material powder is first adjusted to an appropriate particle size, After the raw materials are prepared, the desired particle size is obtained by wet grinding.
Amorphous inorganic material is applied to the surface of the substrate, fired, and then melted to form a coating film (layer of amorphous inorganic material). Therefore, it is not necessary to strictly control the particle size of the amorphous inorganic material. However, it is necessary that the particles of the amorphous inorganic material are uniformly dispersed in the paint for exhaust system parts.
In this respect, the final average particle size after wet pulverization of the amorphous inorganic material is preferably 0.1 to 100 μm, and more preferably 1 to 20 μm. In the range of 1 to 20 μm, it is presumed that there is little influence of electricity charged on the particle surface, but the particles are easily dispersed uniformly.

ジルコニアを含む結晶性無機材についても、その種類、材料、材質、その特性等については、本発明の排気系部品において説明したので、省略する。本発明の排気系部品用塗料を調製する際には、各原料を調合した後、湿式粉砕を行うが、結晶性無機材の場合も、最初に適当な粒径に調節したものを用い、湿式粉砕により、目的の粒子径のものを得る。
結晶性無機材の湿式粉砕後の最終的な平均粒径は、0.1〜150μmが好ましい。
As for the crystalline inorganic material containing zirconia, the type, material, material, characteristics thereof, and the like have been described in the exhaust system parts of the present invention, and therefore will be omitted. When preparing the paint for exhaust system parts of the present invention, each raw material is prepared and then wet pulverization is performed. In the case of a crystalline inorganic material, a material first adjusted to an appropriate particle size is used. By pulverization, the desired particle size is obtained.
The final average particle size after wet pulverization of the crystalline inorganic material is preferably 0.1 to 150 μm.

湿式粉砕後の結晶性無機材の粒子の平均粒子径は0.1〜150μmであり、表面被覆層を形成した後に非晶性無機材の層に分散する結晶性無機材の粒子径は、非晶性無機材の層を形成する前の湿式粉砕後の結晶性無機材の粒子径とほぼ変わらないと考えられる。表面被覆層を形成した後の非晶性無機材の層に分散する結晶性無機材の粒子の平均粒子径は0.1〜150μmであり、表面被覆層12が高温になっても結晶性無機材の粒子14により気孔16の移動が阻害され、高断熱性を維持することができる。湿式粉砕後の結晶性無機材の粒子の平均粒子径は1〜50μmであることがより望ましい。 The average particle size of the particles of the crystalline inorganic material after the wet pulverization is 0.1 to 150 μm, and the particle size of the crystalline inorganic material dispersed in the amorphous inorganic material layer after forming the surface coating layer is It is considered that the particle diameter of the crystalline inorganic material after wet pulverization before forming the layer of the crystalline inorganic material is almost the same. The average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material dispersed in the amorphous inorganic material layer after forming the surface coating layer is 0.1 to 150 μm. The movement of the pores 16 is hindered by the particles 14 of the equipment, and high heat insulation can be maintained. As for the average particle diameter of the particle | grains of the crystalline inorganic material after wet grinding, it is more desirable that it is 1-50 micrometers.

結晶性無機材の粒子14の平均粒子径が0.1μm未満では、気孔16の移動を阻止するのが難しくなり、さらにジルコニア分が少ないことから乾燥後に高耐熱性を維持することは困難になる。一方、結晶性無機材の粒子14の平均粒子径が150μm超えると、表面被覆層12の表面と結晶性無機材の粒子14との距離が短い箇所が多くなり、曲げなどの少しの応力でも表面にクラックが発生し易くなる。特に、結晶性無機材の粒子14の平均粒子径が500μm超えるとその傾向が顕著になる。 If the average particle diameter of the crystalline inorganic material particles 14 is less than 0.1 μm, it becomes difficult to prevent the movement of the pores 16, and furthermore, since the amount of zirconia is small, it is difficult to maintain high heat resistance after drying. . On the other hand, if the average particle diameter of the crystalline inorganic material particles 14 exceeds 150 μm, the distance between the surface of the surface coating layer 12 and the crystalline inorganic material particles 14 is short, and the surface can be obtained even with a slight stress such as bending. Cracks are likely to occur. In particular, when the average particle diameter of the crystalline inorganic material particles 14 exceeds 500 μm, the tendency becomes remarkable.

非晶性無機材100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量は30〜180重量部に設定されている。
非晶性無機材に対して、このような重量割合の結晶性無機材の粒子を使用することにより、製造された排気系部品を構成する非晶性無機材の層中に結晶性無機材の粒子が適切な割合で分散し、表面被覆層の耐熱性、断熱性を担保することができる。非晶性無機材100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量は60〜150重量部に設定されていることが望ましい。
The weight of the crystalline inorganic material particles with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material is set to 30 to 180 parts by weight.
By using the particles of the crystalline inorganic material in such a weight ratio with respect to the amorphous inorganic material, the crystalline inorganic material is contained in the amorphous inorganic material layer constituting the manufactured exhaust system part. The particles can be dispersed at an appropriate ratio to ensure the heat resistance and heat insulation properties of the surface coating layer. The weight of the crystalline inorganic material particles with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material is preferably set to 60 to 150 parts by weight.

非晶性無機材100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量が30重量部未満であると、非晶性無機材の層中に分散する結晶性無機材の粒子の量が少ないため、高音域で内部に分散している気孔が移動し易くなり、断熱性が低下する。
一方、非晶性無機材100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量が180重量部を超えると、相対的に非晶性無機材の量が少なくなり、塗膜の形成(表面被覆層の形成)が難しくなり、基材からの剥離が発生し易くなる。
When the weight of the crystalline inorganic material particles relative to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material is less than 30 parts by weight, the amount of the crystalline inorganic material particles dispersed in the amorphous inorganic material layer is small. The pores dispersed inside in the sound range are easy to move, and the heat insulation is reduced.
On the other hand, when the weight of the particles of the crystalline inorganic material exceeds 180 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material, the amount of the amorphous inorganic material is relatively reduced, and the formation of the coating film (the surface coating layer) Formation) becomes difficult, and peeling from the substrate tends to occur.

本発明の排気系部品用塗料における造孔材について説明する。
上記造孔材は、基材表面に上記排気系部品用塗料を用いて塗膜を形成した後、加熱、焼成により表面被覆層を形成した際、表面被覆層内に気孔を形成するために用いられている。
The pore former in the paint for exhaust system parts of the present invention will be described.
The pore former is used to form pores in the surface coating layer when a coating film is formed on the surface of the base material using the paint for exhaust system parts and then the surface coating layer is formed by heating and baking. It has been.

上記造孔材としては、例えば、酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーン、球状アクリル粒子、グラファイト等のカーボン、炭酸塩、発泡剤等を用いることができるが、本発明においては、形成された表面被覆層は、高い断熱性能を有することが望ましく、そのためには、気孔は、なるべく小さい径のものが均一に分散していることが望ましい。 As the pore former, for example, balloons that are fine hollow spheres composed of oxide ceramics, spherical acrylic particles, carbon such as graphite, carbonates, foaming agents, and the like can be used. The formed surface coating layer desirably has a high heat insulating performance. For that purpose, it is desirable that pores having a small diameter are uniformly dispersed.

このような観点から、造孔材は、カーボン、炭酸塩、又は、発泡剤が望ましい。
炭酸塩、発泡剤としては、CaCO、BaCO、NaHCO、NaCO、(NHCO等が挙げられる。
さらに、これらの造孔材のなかでは、グラファイト等のカーボンが好ましい。カーボンは、粉砕等の処理により、排気系部品用塗料中に細かい粒子として分散させることができ、加熱、焼成により分解し、好適な気孔径を有する気孔を形成することができるからである。
From such a viewpoint, the pore former is preferably carbon, carbonate, or a foaming agent.
Examples of the carbonate and the foaming agent include CaCO 3 , BaCO 3 , NaHCO 3 , Na 2 CO 3 , (NH 4 ) 2 CO 3 and the like.
Further, among these pore formers, carbon such as graphite is preferable. This is because carbon can be dispersed as fine particles in a paint for exhaust system parts by a process such as pulverization and can be decomposed by heating and baking to form pores having a suitable pore diameter.

上記観点から、造孔材の粒子の平均粒子径は0.1〜25μmに設定されている。
造孔材の粒子の平均粒子径が0.1〜25μmであるので、形成される非晶性無機材の層中の気孔の径を、0.1〜50μmにすることができる。造孔材の粒子の平均粒子径は0.5〜10μmに設定されていることが望ましい。
From the above viewpoint, the average particle diameter of the pore former particles is set to 0.1 to 25 μm.
Since the average particle diameter of the pore-forming material particles is 0.1 to 25 μm, the diameter of the pores in the formed amorphous inorganic material layer can be 0.1 to 50 μm. The average particle size of the pore former particles is desirably set to 0.5 to 10 μm.

造孔材の粒子の平均粒子径が0.1μm未満であると、排気系部品用塗料中に造孔材を良好に分散することが難しくなり、その結果、形成される非晶性無機材の層中の気孔の分散度合いが低下し、高温になった際、気孔が合体し易くなる。一方、造孔材の粒子の平均粒子径が25μmを超えた場合には、非晶性無機材の層中に形成される気孔の径が大きくなりすぎ、非晶性無機材の層の断熱性が低下する。 When the average particle diameter of the pore former is less than 0.1 μm, it is difficult to disperse the pore former in the exhaust system component paint, and as a result, the amorphous inorganic material to be formed When the degree of dispersion of the pores in the layer decreases and the temperature becomes high, the pores are easily united. On the other hand, when the average particle diameter of the pore former particles exceeds 25 μm, the pore diameter formed in the amorphous inorganic material layer becomes too large, and the heat insulating property of the amorphous inorganic material layer is increased. Decreases.

非晶性無機材100重量部に対する造孔材の粒子の重量は0.001〜1重量部に設定されている。非晶性無機材100重量部に対する造孔材の粒子の重量を、0.001〜1重量部に設定しているので、排気系部品用塗料中に良好に分散し、基材の表面に塗膜を形成し、加熱、焼成により表面被覆層を形成した際に、気孔が良好に分散した表面被覆層を形成することができる。非晶性無機材100重量部に対する造孔材の粒子の重量は0.005〜0.5重量部に設定されていることが望ましい。 The weight of the pore former particles with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material is set to 0.001 to 1 part by weight. Since the weight of the pore-forming material particles with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material is set to 0.001 to 1 part by weight, it is well dispersed in the exhaust system paint and applied to the surface of the base material. When the film is formed and the surface coating layer is formed by heating and baking, the surface coating layer in which pores are well dispersed can be formed. The weight of the pore former particles with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material is preferably set to 0.005 to 0.5 parts by weight.

非晶性無機材100重量部に対する造孔材の粒子の重量が0.001重量部未満であると、表面被覆層中の気孔の割合が少なすぎるため、表面被覆層が良好な断熱特性を発揮することができず、一方、非晶性無機材100重量部に対する造孔材の粒子の重量が1重量部を超えると、造孔材の割合が多すぎるため、形成される表面被覆層中に気孔を良好に分散するのが困難となり、大きな気孔が形成され易くなり、表面被覆層が良好な断熱特性を発揮することができない。 If the weight of the pore-forming material particles is less than 0.001 part by weight with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material, the surface coating layer exhibits good heat insulation properties because the proportion of pores in the surface coating layer is too small. On the other hand, if the weight of the pore-forming material particles exceeds 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material, the ratio of the pore-forming material is too large, and thus the surface coating layer formed It becomes difficult to disperse the pores well, large pores are easily formed, and the surface coating layer cannot exhibit good heat insulating properties.

本発明の排気系部品用塗料では、非晶性無機材、結晶性無機材、造孔材のほかに、分散媒、有機結合材等を配合することができる。
上記分散媒としては、例えば、水や、メタノール、エタノール、アセトン等の有機溶媒等が挙げられる。排気系部品用塗料に含まれる混合粉末又は非晶性無機材の粉末と分散媒との配合比は、特に限定されるものでないが、例えば、非晶性無機材の粉末100重量部に対して、分散媒が50〜150重量部であることが望ましい。基材に塗布するのに適した粘度となるからである。
上記排気系部品用塗料に配合することのできる有機結合材としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、分散媒と有機結合材とを併用してもよい。
In the exhaust system component paint of the present invention, a dispersion medium, an organic binder, and the like can be blended in addition to the amorphous inorganic material, the crystalline inorganic material, and the pore former.
Examples of the dispersion medium include water and organic solvents such as methanol, ethanol, and acetone. The mixing ratio of the mixed powder or the amorphous inorganic material powder and the dispersion medium contained in the exhaust system paint is not particularly limited. For example, with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material powder The dispersion medium is preferably 50 to 150 parts by weight. It is because it becomes a viscosity suitable for apply | coating to a base material.
As an organic binder which can be mix | blended with the said coating material for exhaust system components, polyvinyl alcohol, methylcellulose, ethylcellulose, carboxymethylcellulose etc. can be mentioned, for example. These may be used alone or in combination of two or more.
Moreover, you may use a dispersion medium and an organic binder together.

次に、上記した排気系部品用塗料の調製とそれを用いた排気系部品の製造方法について説明する。 Next, the preparation of the above-described exhaust system component paint and a method for manufacturing the exhaust system component using the same will be described.

(1)金属からなる基材を準備する工程
金属からなる基材(以下、金属基材又は金属材料ともいう)を出発材料とし、まず、金属基材の表面の不純物を除去するために洗浄処理を行う。
上記洗浄処理としては特に限定されず、従来公知の洗浄処理を用いることができ、具体的には、例えば、アルコール溶媒中で超音波洗浄を行う方法等を用いることができる。
(1) Step of preparing a base material made of metal A base material made of metal (hereinafter also referred to as a metal base material or a metal material) is used as a starting material. First, a cleaning process is performed to remove impurities on the surface of the metal base material. I do.
The cleaning process is not particularly limited, and a conventionally known cleaning process can be used. Specifically, for example, a method of performing ultrasonic cleaning in an alcohol solvent can be used.

また、上記洗浄処理後には、必要に応じて、金属基材の表面の比表面積を大きくしたり、金属基材の表面の粗さを調整したりするために、金属基材の表面に粗化処理を施してもよい。具体的には、例えば、サンドブラスト処理、エッチング処理、高温酸化処理等の粗化処理を施してもよい。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
この粗化処理後に、さらに洗浄処理を行ってもよい。
In addition, after the above cleaning treatment, the surface of the metal substrate is roughened to increase the specific surface area of the metal substrate surface or adjust the surface roughness of the metal substrate as necessary. Processing may be performed. Specifically, for example, a roughening process such as a sandblast process, an etching process, or a high temperature oxidation process may be performed. These may be used alone or in combination of two or more.
You may perform a washing process after this roughening process.

(2)表面被覆層を形成する工程
まず、結晶性無機材、非晶性無機材、造孔材等を混合し、排気系部品用塗料を調製する。
具体的には、例えば、結晶性無機材の粉末と、非晶性無機材の粉末とをそれぞれ所定の粒度、形状等になるように調製し、各粉末を所定の配合比率で乾式混合して混合粉末を調製し、さらに水を加えて、ボールミルで湿式混合することにより排気系部品用塗料を調製する。
ここで、混合粉末と水との配合比は、特に限定されるものでないが、混合粉末100重量部に対して、水100重量部程度が望ましい。金属基材に塗布するのに適した粘度となるからである。また、必要に応じて、上記排気系部品用塗料には、上記したように、有機溶剤等の分散媒及び有機結合材等を配合してもよい。
(2) Step of forming surface coating layer First, a crystalline inorganic material, an amorphous inorganic material, a pore former, and the like are mixed to prepare an exhaust system paint.
Specifically, for example, a crystalline inorganic material powder and an amorphous inorganic material powder are prepared to have a predetermined particle size, shape, etc., and each powder is dry-mixed at a predetermined blending ratio. A mixed powder is prepared, water is further added, and wet mixing is performed with a ball mill to prepare an exhaust system paint.
Here, the mixing ratio of the mixed powder and water is not particularly limited, but is preferably about 100 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the mixed powder. It is because it becomes a viscosity suitable for apply | coating to a metal base material. In addition, as described above, a dispersion medium such as an organic solvent, an organic binder, and the like may be blended in the exhaust system component paint as necessary.

(3)次に、金属基材の表面に、排気系部品用塗料をコートする。
上記表面被覆層用の排気系部品用塗料をコートする方法としては、例えば、スプレーコート、静電塗装、インクジェット、スタンプやローラ等を用いた転写、ハケ塗り、又は、電着塗装等の方法を用いることができる。
また、排気系部品用塗料中に、上記金属基材を浸漬することにより、上記排気系部品用塗料をコートしてもよい。
(3) Next, a paint for exhaust system parts is coated on the surface of the metal substrate.
As a method for coating the exhaust system component paint for the surface coating layer, for example, spray coating, electrostatic coating, inkjet, transfer using a stamp or roller, brush coating, or electrodeposition coating is used. Can be used.
Moreover, you may coat the said coating material for exhaust system components by immersing the said metal base material in the coating material for exhaust system components.

(4)続いて、排気系部品用塗料をコートした金属基材に焼成処理を施す。
具体的には、排気系部品用塗料をコートした金属基材を乾燥後、加熱焼成することにより表面被覆層を形成する。この際、造孔材は、上記焼成により分解するか、発泡して気体に変化し、表面被覆層中に気孔が形成される。上記造孔材は、600〜1000℃で気体に変化することが望ましい。
上記焼成温度は、非晶性無機材の軟化点以上とすることが望ましく、配合した非晶性無機材の種類や造孔材の種類にもよるが700℃〜1100℃が望ましい。焼成温度を非晶性無機材の軟化点以上の温度とすることにより金属基材と非晶性無機材とを強固に密着させることができ、金属基材と強固に密着した表面被覆層を形成することができるからである。
(4) Subsequently, the metal substrate coated with the exhaust system component paint is fired.
Specifically, the surface coating layer is formed by drying and heating and firing the metal substrate coated with the exhaust system component paint. At this time, the pore former is decomposed by the above baking or foamed and changed into a gas, and pores are formed in the surface coating layer. The pore former is preferably changed to a gas at 600 to 1000 ° C.
The firing temperature is preferably set to be equal to or higher than the softening point of the amorphous inorganic material, and is preferably 700 ° C. to 1100 ° C. although it depends on the type of the blended amorphous inorganic material and the type of pore former. By setting the firing temperature to a temperature equal to or higher than the softening point of the amorphous inorganic material, the metal substrate and the amorphous inorganic material can be firmly adhered, and a surface coating layer that is firmly adhered to the metal substrate is formed. Because it can be done.

上記手順により、本発明の排気系部品の一例である、図1に示した排気系部品10を製造することができる。 By the above procedure, the exhaust system component 10 shown in FIG. 1 as an example of the exhaust system component of the present invention can be manufactured.

図3(a)は、排気系部品を構成する基材の筒状体を半分に切断した部材(以下、半割部材という)を模式的に示した断面図であり、図3(b)は、基材が筒状体である場合の排気系部品を模式的に示した断面図である。
図3(b)に示す排気系部品30では、排気管のように筒状体からなる基材31の内側に図1に示した表面被覆層と同じ構成からなる表面被覆層32が形成されている。
このため、排気管に表面被覆層を形成した際には、断熱性能に優れた排気管となる。従って、この排気管を用いることにより、エンジンの始動時から短時間で触媒活性化温度まで昇温することができ、触媒コンバータの性能をエンジン始動時から充分に発揮させることができる。
FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing a member (hereinafter referred to as a half member) obtained by cutting a cylindrical body of a base material constituting an exhaust system component in half, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an exhaust system component when the substrate is a cylindrical body.
In the exhaust system component 30 shown in FIG. 3B, a surface coating layer 32 having the same configuration as the surface coating layer shown in FIG. 1 is formed inside a base material 31 made of a cylindrical body like an exhaust pipe. Yes.
For this reason, when the surface coating layer is formed on the exhaust pipe, the exhaust pipe has excellent heat insulation performance. Therefore, by using this exhaust pipe, the temperature can be raised to the catalyst activation temperature in a short time from the start of the engine, and the performance of the catalytic converter can be fully exhibited from the start of the engine.

このような基材が筒状体であり、表面被覆層が筒状体の内面に形成された排気系部品を製造する方法の例を以下に示す。
図3(b)に示した排気系部品(筒状体)30が長い場合には、その内部全体に表面被覆層を形成することは、不可能ではないが、難しいので、通常は、排気系部品を構成する基材の筒状体を半分に切断した排気系部品(半割部材)20(図3(a)参照)を使用する。
この場合、基材21の表面に表面被覆層22を構成する非晶性無機材の層23を形成した後、2個の排気系部品(半割部材)20を合体させて基材31の内面に表面被覆層32が形成された筒状体からなる排気系部品30を作製する。
An example of a method for manufacturing an exhaust system component in which such a base material is a cylindrical body and a surface coating layer is formed on the inner surface of the cylindrical body is shown below.
When the exhaust system component (cylindrical body) 30 shown in FIG. 3 (b) is long, it is not impossible but difficult to form a surface coating layer on the entire interior. An exhaust system part (half member) 20 (see FIG. 3A) obtained by cutting the cylindrical body of the base material constituting the part in half is used.
In this case, after forming the amorphous inorganic material layer 23 constituting the surface coating layer 22 on the surface of the base material 21, the two exhaust system parts (half member) 20 are combined to form the inner surface of the base material 31. An exhaust system component 30 made of a cylindrical body having a surface coating layer 32 formed thereon is produced.

まず、金属基材として、筒状体を半分に切断した第1の半割部材及び第2の半割部材を準備する。次に、第1の半割部材及び第2の半割部材について、それぞれ、面積の小さい内側の表面に排気系部品用塗料をコートする。続いて、第1の半割部材及び第2の半割部材に焼成処理を施すことにより、第1の半割部材及び第2の半割部材の表面に表面被覆層を形成し、その後、第1の半割部材及び第2の半割部材を溶接等により接合して筒状体にする。
上記手順により、金属基材が筒状体であり、表面被覆層が筒状体の内面に形成された排気系部品を製造することができる。
First, as a metal substrate, a first half member and a second half member obtained by cutting a cylindrical body in half are prepared. Next, for the first half member and the second half member, a coating for exhaust system parts is coated on the inner surface having a small area. Subsequently, a surface covering layer is formed on the surfaces of the first half member and the second half member by performing a firing process on the first half member and the second half member, 1 half member and 2nd half member are joined by welding etc., and it is set as a cylindrical body.
According to the above procedure, an exhaust system component in which the metal substrate is a cylindrical body and the surface coating layer is formed on the inner surface of the cylindrical body can be manufactured.

また、金属基材が筒状体であり、表面被覆層が筒状体の外面に形成された排気系部品を製造してもよい。この場合には、金属基材として、筒状体の金属基材を用いてもよいし、上述したような第1の半割部材及び第2の半割部材を用いてもよい。 Further, an exhaust system component in which the metal substrate is a cylindrical body and the surface coating layer is formed on the outer surface of the cylindrical body may be manufactured. In this case, a cylindrical metal substrate may be used as the metal substrate, or the first half member and the second half member as described above may be used.

以下に、本発明の排気系部品、及び、排気系部品用塗料の作用効果について列挙する。
(1)本発明の排気系部品では、金属からなる基材の表面上に表面被覆層が形成されている。表面被覆層は、シリカを含む非晶性無機材の層と、上記非晶性無機材の層の内部に分散したジルコニアを含む結晶性無機材の粒子、上記結晶性無機材の粒子と上記非晶性無機材の層との反応により生成した反応生成粒子及び気孔とからなり、上記表面被覆層中には、気孔が存在するため、上記気孔が固体内部の熱伝導を妨げ、優れた断熱特性が得られる。
The effects of the exhaust system parts and the paint for exhaust system parts of the present invention will be listed below.
(1) In the exhaust system component of the present invention, a surface coating layer is formed on the surface of a base material made of metal. The surface coating layer includes an amorphous inorganic material layer containing silica, crystalline inorganic material particles containing zirconia dispersed inside the amorphous inorganic material layer, crystalline inorganic material particles, and non-crystalline material. It consists of reaction product particles and pores produced by the reaction with the crystalline inorganic material layer, and since the pores exist in the surface coating layer, the pores prevent heat conduction inside the solid, and excellent heat insulation properties Is obtained.

(2)本発明の排気系部品では、表面被覆層中に、結晶性無機材の粒子が分散しており、結晶性無機材の粒子の平均粒子径に対する上記気孔の平均気孔径の比(上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径/上記気孔の平均気孔径)は、0.1〜10であるので、表面被覆層が高温になった際に、結晶性無機材の粒子が気孔の移動の障害物となり、気孔の移動が妨げられ、気孔の合体により、断熱性能が低下するのを防止することができる。そのため、長期間にわたって表面被覆層の高断熱性を維持することができる。 (2) In the exhaust system component of the present invention, the particles of the crystalline inorganic material are dispersed in the surface coating layer, and the ratio of the average pore diameter of the pores to the average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material (described above) Since the average particle diameter of the crystalline inorganic material particles / the average pore diameter of the pores is 0.1 to 10, when the surface coating layer is heated, the crystalline inorganic material particles move through the pores. It is possible to prevent the movement of pores from being hindered and the heat insulation performance from being deteriorated due to coalescence of the pores. Therefore, the high thermal insulation of the surface coating layer can be maintained over a long period of time.

(3)本発明の排気系部品では、表面被覆層中の結晶性無機材の粒子は、表面被覆層を機械的に強化する役割を果たし、かつ、気孔の合体を防止することができるため、表面被覆層の機械的強度の劣化によりクラック等が発生するのを防止し、クラック等が発生してもクラックの伸展を防ぐことができる。 (3) In the exhaust system component of the present invention, the particles of the crystalline inorganic material in the surface coating layer serve to mechanically strengthen the surface coating layer and prevent coalescence of pores. It is possible to prevent the occurrence of cracks and the like due to the deterioration of the mechanical strength of the surface coating layer, and to prevent the extension of cracks even if the cracks or the like occur.

(4)本発明の排気系部品では、上記表面被覆層は、上記結晶性無機材の粒子と上記非晶性無機材の層との反応により生成した破砕状又は針状の反応生成粒子を含有しているので、この反応生成粒子により気孔の移動が阻害され、表面被覆層は、高い断熱性能を維持することができる。
このように、本発明の排気系部品は、断熱性かつ耐熱性に優れているため、例えば、排気管等の排気系部品として好適に使用することができる。
(4) In the exhaust system component of the present invention, the surface coating layer contains crushed or acicular reaction product particles produced by a reaction between the crystalline inorganic material particles and the amorphous inorganic material layer. Therefore, the pore movement is inhibited by the reaction product particles, and the surface coating layer can maintain high heat insulation performance.
Thus, since the exhaust system component of this invention is excellent in heat insulation and heat resistance, it can be used conveniently as exhaust system components, such as an exhaust pipe, for example.

(5)本発明の排気系部品では、上記結晶性無機材の粒子の5〜50重量%は、気孔径が0.1〜50μmの上記気孔に接しているので、高温になった際にも、気孔が結晶性無機材の粒子から離れて移動しにくく、その結果、気孔の合体を防止することができ、表面被覆層の高断熱性を維持することができる。 (5) In the exhaust system part of the present invention, 5 to 50% by weight of the crystalline inorganic material particles are in contact with the pores having a pore diameter of 0.1 to 50 μm. The pores hardly move away from the particles of the crystalline inorganic material. As a result, coalescence of the pores can be prevented, and the high thermal insulation of the surface coating layer can be maintained.

(6)本発明の排気系部品では、表面被覆層に含まれる結晶性無機材は、ジルコニアを20重量%以上含有している。
ジルコニアは、耐熱性に優れた結晶性無機材である。そのため、排気系部品の表面被覆層が高温に曝される場合であっても、排気系部品の表面被覆層に存在するジルコニアが軟化しにくいため、表面被覆層が金属からなる基材から剥離することを防止することができる。
また、ジルコニアは、耐腐食性に優れた結晶性無機材でもある。そのため、排気系部品の表面被覆層が高温の排ガスに直接曝される場合には、排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)及び/又は硫黄酸化物(SOx)によって、排気系部品の表面被覆層が腐食することを防止することができる。
(6) In the exhaust system component of the present invention, the crystalline inorganic material contained in the surface coating layer contains 20% by weight or more of zirconia.
Zirconia is a crystalline inorganic material with excellent heat resistance. Therefore, even when the surface coating layer of the exhaust system component is exposed to a high temperature, since the zirconia existing in the surface coating layer of the exhaust system component is difficult to soften, the surface coating layer is peeled off from the base material made of metal. This can be prevented.
Zirconia is also a crystalline inorganic material with excellent corrosion resistance. Therefore, when the surface coating layer of the exhaust system component is directly exposed to high-temperature exhaust gas, the surface coating of the exhaust system component is caused by nitrogen oxide (NOx) and / or sulfur oxide (SOx) contained in the exhaust gas. It is possible to prevent the layer from corroding.

(7)本発明の排気系部品では、表面被覆層の厚さは、50〜2000μmである。
表面被覆層の厚さが上記した厚さであると、上記表面被覆層の厚さに対する孔の大きさや結晶性無機材の大きさとの比率が好適な範囲となり、断熱性能及び機械的特性をより良好に維持することができる。
(7) In the exhaust system component of the present invention, the thickness of the surface coating layer is 50 to 2000 μm.
When the thickness of the surface coating layer is the above-described thickness, the ratio of the size of the pores to the thickness of the surface coating layer and the size of the crystalline inorganic material is in a suitable range, and the heat insulation performance and mechanical properties are further improved. It can be maintained well.

(8)本発明の排気系部品では、表面被覆層の室温での熱伝導率は、0.05〜2W/mKである。
排気系部品の表面被覆層の室温での熱伝導率が0.05〜2W/mKであると、表面被覆層を経て排気系部品の外部に熱が伝導伝熱される速度を遅くすることができる。そのため、排気系部品の断熱性をより高くすることができる。
(8) In the exhaust system component of the present invention, the thermal conductivity of the surface coating layer at room temperature is 0.05 to 2 W / mK.
When the thermal conductivity at room temperature of the surface coating layer of the exhaust system component is 0.05 to 2 W / mK, the rate at which heat is conducted and transferred to the outside of the exhaust system component through the surface coating layer can be reduced. . Therefore, the heat insulation of the exhaust system parts can be further increased.

(9)本発明の排気系部品では、上記表面被覆材層の気孔率は、30〜80%であり、上記気孔の平均気孔径は、0.1〜50μmである。
表面被覆層中に含まれる気孔により、表面被覆層の断熱性を維持するには、気孔率及び気孔の平均気孔径は、適切な範囲であり、その結果、本発明の排気系部品の良好な断熱性を維持することができる。
(9) In the exhaust system component of the present invention, the porosity of the surface covering material layer is 30 to 80%, and the average pore diameter of the pores is 0.1 to 50 μm.
In order to maintain the heat insulating property of the surface coating layer due to the pores contained in the surface coating layer, the porosity and the average pore diameter of the pores are in an appropriate range, and as a result, the exhaust system component of the present invention has good performance. Thermal insulation can be maintained.

(10)本発明の排気系部品用塗料は、前記排気系部品用塗料は、シリカを含む非晶性無機材とジルコニアを含む結晶性無機材の粒子と造孔材の粒子とを含み、前記結晶性無機材の粒子の平均粒子径は0.1〜150μmであって、前記非晶性無機材100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量は30〜180重量部であり、前記造孔材の粒子の平均粒子径は0.1〜25μmであって、前記非晶性無機材100重量部に対する前記造孔材の粒子の重量は0.001〜1重量部であるので、上記した特性を有する排気系部品に用いられる塗料として好適に使用することができる。 (10) The exhaust system component paint according to the present invention, the exhaust system component paint includes an amorphous inorganic material containing silica, a crystalline inorganic material particle containing zirconia, and a pore former particle, The average particle size of the particles of the crystalline inorganic material is 0.1 to 150 μm, the weight of the particles of the crystalline inorganic material with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material is 30 to 180 parts by weight, The average particle size of the particles of the material is 0.1 to 25 μm, and the weight of the pore former particles is 0.001 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material. It can be suitably used as a paint used for exhaust system parts having

(実施例)
以下、本発明の排気系部品、及び、排気系部品用塗料をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
(Example)
Examples of exhaust system parts and paints for exhaust system parts of the present invention will be described below more specifically. In addition, this invention is not limited only to these Examples.

(実施例1)
(1)基材の準備
金属からなる基材として、長さ40mm×幅40mm×厚さ1.5mmの平板状のステンレス基材(SUS430製)を材料として、アルコール溶媒中で超音波洗浄を行い、続いて、サンドブラスト処理を行って基材の表面(両面)を粗化した。サンドブラスト処理は、♯100のAl砥粒を用いて10分間行った。
表面粗さ測定機((株)東京精密製 ハンディサーフE−35B)を用いて、金属基材の表面粗さを測定したところ、金属基材の表面粗さは、RzJIS=8.8μmであった。
上記処理により、平板状の基材を作製した。
Example 1
(1) Preparation of base material As a base material made of a metal, a plate-shaped stainless steel base material (made of SUS430) having a length of 40 mm, a width of 40 mm and a thickness of 1.5 mm is used as a material, and ultrasonic cleaning is performed in an alcohol solvent Subsequently, the surface (both sides) of the substrate was roughened by sandblasting. The sandblast treatment was performed for 10 minutes using # 100 Al 2 O 3 abrasive grains.
When the surface roughness of the metal substrate was measured using a surface roughness measuring machine (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd., Handy Surf E-35B), the surface roughness of the metal substrate was Rz JIS = 8.8 μm. there were.
A flat substrate was produced by the above treatment.

(2)表面被覆層用の排気系部品用塗料の調製
非晶性無機材の粉末として、旭硝子株式会社製K4006A−100M(Bi−B系ガラス、軟化点770℃)35重量部を準備した。なお、非晶性無機材の排気系部品用塗料全体に対する配合割合は、34重量%である。上記配合割合とは、水等を含む排気系部品用塗料の全体の重量に対する割合を百分率で示したものである。また、上記非晶性無機材の粉末は、平均粒子径が15μmで、シリカを25重量%含有していた。
また、結晶性無機材の粒子として、イットリアを8重量%含有するイットリア安定化ジルコニアを20重量部を準備した。結晶性無機材の粒子の平均粒子径は、25μmであった。
(2) Preparation of paint for exhaust system part for surface coating layer As powder of amorphous inorganic material, K4006A-100M (Bi 2 O 3 -B 2 O 3 system glass, softening point 770 ° C.) 35 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. A weight part was prepared. In addition, the compounding ratio with respect to the whole coating material for exhaust system parts of an amorphous inorganic material is 34 weight%. The said mixture ratio shows the ratio with respect to the whole weight of the coating material for exhaust system components containing water etc. in percentage. The amorphous inorganic material powder had an average particle size of 15 μm and contained 25% by weight of silica.
Further, 20 parts by weight of yttria-stabilized zirconia containing 8% by weight of yttria was prepared as particles of the crystalline inorganic material. The average particle size of the crystalline inorganic material particles was 25 μm.

さらに、有機結合材として、信越化学工業株式会社製のメチルセルロース(製品名:METOLOSE−65SH)0.5重量部を準備した。
表面被覆層形成に用いる排気系部品用塗料の調製にあたっては、さらに水を46重量部加えて、ボールミルで湿式混合することにより排気系部品用塗料を調製した。
なお、排気系部品用塗料の調製にあたっては、造孔材としてカーボンを0.005重量部加えた。なお、造孔材の平均粒子径は、1μmであった。
塗布対象、塗布面、結晶性無機材の種類と平均粒子径と配合割合、非晶性無機材の配合比、造孔材の平均粒子径と配合比とを表1に示す。
Furthermore, 0.5 weight part of methyl cellulose (product name: METOLOSE-65SH) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was prepared as an organic binder.
In preparation of the exhaust system component paint used for forming the surface coating layer, 46 parts by weight of water was further added, and the exhaust system component paint was prepared by wet mixing with a ball mill.
In preparing the exhaust system paint, 0.005 part by weight of carbon was added as a pore former. The average particle diameter of the pore former was 1 μm.
Table 1 shows the application target, the coated surface, the type and average particle size and mixing ratio of the crystalline inorganic material, the mixing ratio of the amorphous inorganic material, and the average particle size and mixing ratio of the pore former.

ここで結晶性無機材と非晶性無機材及び造孔材が粒子として形状を保てたまま取り出せる場合、レーザー回折法を用いた装置((株)島津製作所製 SALD−300V)により、各粒子径を測定すればよく、平均粒子径は前記装置を使用して100個の粒子を計測し、その粒子径の平均値を平均粒子径とすればよい。
また、排気管に表面被覆層を形成し、結晶性無機材や反応生成粒子を形状を保ったまま取り出せない場合、次のような3次元計測X線CT装置を使用することで粒子径を計測することができ、そのデータから平均粒子径を算出すればよい。
この場合、表面被覆層を3.1mmサイズに切り抜いたサンプルを、三次元計測X線CT装置(ヤマト科学(株)製 TDM1000−IS/SP)で計測し、それを三次元ボリュームレンダリングソフト(NVS(日本ビジュアルサイエンス(株))製 VG−Studio MAX)で画像処理を施すことにより粒子径を計測することができる。ここで粒子径とは、1つの粒子表面を2点取り、その2点間の直線距離が最も大きい値を粒子径とする。上記計測方法により、表面被覆層から100箇のサンプルを採取して、粒子径を測定し、その粒子径の平均値を平均粒子径とすればよい。
Here, when the crystalline inorganic material, the amorphous inorganic material, and the pore former can be taken out while maintaining the shape as a particle, each particle is measured by an apparatus using a laser diffraction method (SALD-300V manufactured by Shimadzu Corporation). What is necessary is just to measure a diameter, and an average particle diameter should just measure 100 particle | grains using the said apparatus, and should just make the average value of the particle diameter into an average particle diameter.
In addition, when a surface coating layer is formed on the exhaust pipe and the crystalline inorganic material and reaction product particles cannot be taken out while maintaining the shape, the particle diameter is measured by using the following three-dimensional measurement X-ray CT apparatus. What is necessary is just to calculate an average particle diameter from the data.
In this case, a sample obtained by cutting out the surface coating layer to a size of 3.1 mm is measured with a three-dimensional measurement X-ray CT apparatus (TDM1000-IS / SP, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.), and is measured with three-dimensional volume rendering software (NVS). The particle size can be measured by performing image processing with (VG-Studio MAX) manufactured by Nippon Visual Science Co., Ltd. Here, with respect to the particle diameter, two points are taken for one particle surface, and the value having the largest linear distance between the two points is defined as the particle diameter. 100 samples may be collected from the surface coating layer by the measurement method, the particle diameter may be measured, and the average value of the particle diameters may be defined as the average particle diameter.

(3)排気系部品の製造
平板状の基材の片側表面に、調製した排気系部品用塗料を用いてスプレーコート法により塗布を行い、乾燥機内において70℃で20分乾燥した。続いて、空気中、850℃で90分間、加熱焼成処理することにより、厚さ500μmの表面被覆層を形成した。
(3) Manufacture of exhaust system components The prepared exhaust system component paint was applied to one surface of a flat substrate by a spray coating method and dried in a dryer at 70 ° C for 20 minutes. Subsequently, a surface coating layer having a thickness of 500 μm was formed by heating and baking in air at 850 ° C. for 90 minutes.

(実施例2〜5)
塗布対象となる基材の種類、用いる結晶性無機材の種類と平均粒子径、配合割合、非晶性無機材の配合割合、造孔材の平均粒子径と配合割合、形成する表面被覆層の厚さを、表1及び表2に示したように変更した他は、実施例1と略同様の方法により表面被覆層を形成した。塗布対象、塗布面、結晶性無機材の種類と平均粒子径と配合割合、非晶性無機材の配合割合、造孔材の平均粒子径と配合割合とを表1に示す。
(Examples 2 to 5)
The type of base material to be coated, the type and average particle diameter of the crystalline inorganic material to be used, the mixing ratio, the mixing ratio of the amorphous inorganic material, the average particle diameter and mixing ratio of the pore former, the surface coating layer to be formed A surface coating layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the thickness was changed as shown in Tables 1 and 2. Table 1 shows the application target, the coated surface, the type and average particle size and mixing ratio of the crystalline inorganic material, the mixing ratio of the amorphous inorganic material, and the average particle diameter and mixing ratio of the pore former.

(比較例1〜4及び参考例1)
塗布対象となる基材の種類、用いる結晶性無機材の種類と平均粒子径、配合割合、非晶性無機材の配合割合、造孔材の平均粒子径と配合割合、形成する表面被覆層の厚さを、表1及び表2に示したように変更した他は、実施例1と略同様の方法により表面被覆層を形成した。塗布対象、塗布面、結晶性無機材の種類と平均粒子径と配合割合、非晶性無機材の配合割合、造孔材の平均粒子径と配合割合とを表1に示す。
(Comparative Examples 1-4 and Reference Example 1)
The type of base material to be coated, the type and average particle diameter of the crystalline inorganic material to be used, the mixing ratio, the mixing ratio of the amorphous inorganic material, the average particle diameter and mixing ratio of the pore former, the surface coating layer to be formed A surface coating layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the thickness was changed as shown in Tables 1 and 2. Table 1 shows the application target, the coated surface, the type and average particle size and mixing ratio of the crystalline inorganic material, the mixing ratio of the amorphous inorganic material, and the average particle diameter and mixing ratio of the pore former.

実施例1〜5、比較例1〜4及び参考例1で製造された排気系部品について、表面被覆層の特性(気孔率、熱伝導率、膜厚、初期成膜性、連続高温試験結果、耐熱衝撃性試験結果、及び、総合判定結果)をまとめて表2に示した。
なお、上記表面被覆層の気孔率、熱伝導率、膜厚、初期成膜性、連続高温試験結果、耐熱衝撃性試験結果、及び、総合判定結果は、以下に示す方法により行った。
About the exhaust system parts manufactured in Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 4 and Reference Example 1, the characteristics of the surface coating layer (porosity, thermal conductivity, film thickness, initial film formability, continuous high temperature test results, The results of thermal shock resistance test results and comprehensive judgment results are shown in Table 2.
The porosity, thermal conductivity, film thickness, initial film formability, continuous high temperature test result, thermal shock resistance test result, and comprehensive judgment result of the surface coating layer were performed by the following methods.

(表面被覆層の熱伝導率の測定)
実施例1〜5、比較例1〜4及び参考例1の各排気系部品の表面被覆層の熱伝導率(25℃)をレーザーフラッシュ装置(熱定数測定装置:NETZSCH LFA457 Microflash)を用いて測定した。
なお、基材(ステンレス基材)の熱伝導率(25℃)を同様に測定したところ、基材(ステンレス基材)の熱伝導率は25W/mKであった。
(Measurement of thermal conductivity of surface coating layer)
The thermal conductivity (25 ° C.) of the surface coating layer of each exhaust system part of Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 4 and Reference Example 1 was measured using a laser flash device (thermal constant measuring device: NETZSCH LFA457 Microflash). did.
In addition, when the heat conductivity (25 degreeC) of the base material (stainless steel base material) was measured similarly, the heat conductivity of the base material (stainless steel base material) was 25 W / mK.

(表面被覆層の気孔率の測定)
表面被覆層を3.1mmサイズに切り抜いたものを、三次元計測X線CT装置(ヤマト科学(株)製 TDM1000−IS/SP)で計測し、それを三次元ボリュームレンダリングソフト(NVS(日本ビジュアルサイエンス(株))製 VG−Studio MAX)で画像処理を施すことで気孔体積を計測することができるため、気孔率を算出することができる。上記計測方法により、実施例1〜5、比較例1〜4及び参考例1により製造した排気系部品の表面被覆層から100箇のサンプルを採取して、その気孔率の平均値を排気系部品の表面被覆層の気孔率とした。
(Measurement of porosity of surface coating layer)
The surface coating layer cut out to 3.1 mm size was measured with a three-dimensional measurement X-ray CT apparatus (TDM1000-IS / SP, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.), and this was measured with three-dimensional volume rendering software (NVS (Nippon Visual). Since the pore volume can be measured by performing image processing with VG-Studio MAX) manufactured by Science Co., Ltd., the porosity can be calculated. 100 samples were taken from the surface coating layers of the exhaust system parts manufactured in Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 4 and Reference Example 1 by the above measuring method, and the average value of the porosity was determined for the exhaust system parts. The porosity of the surface coating layer.

(膜厚の測定)
株式会社フィッシャー・インストルメンツ製のデュアルスポープMP40にて膜厚を測定した。
(Measurement of film thickness)
The film thickness was measured with a dual spop MP40 manufactured by Fischer Instruments.

(初期成膜性の評価)
基材表面に形成する表面被覆層に関し、走査型電子顕微鏡(Hitachi製、FE−SEM S−4800)を用いて、基材と表面被覆層の界面に注目した10枚のSEM写真を撮影し、それらのSEM写真に基材と表面被覆層との間に空隙が形成されており、剥離は発生していることが観察されたものを「×」とし、基材と表面被覆層との間に空隙が全く形成されていないものを「○」とした。
(Evaluation of initial film formability)
Regarding the surface coating layer to be formed on the surface of the base material, using a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi, FE-SEM S-4800), 10 SEM photographs focusing on the interface between the base material and the surface coating layer were taken, In those SEM photographs, voids are formed between the base material and the surface coating layer, and it was observed that peeling occurred, and “x” was assigned between the base material and the surface coating layer. The case where no voids were formed was indicated as “◯”.

(連続高温試験)
実施例1〜5、比較例1〜4及び参考例1の各排気系部品について、連続高温試験を行って表面被覆層の耐熱性を評価した。
40mm×40mmのテストピースを準備し、半分(40mm×20mm)に表面被覆層を形成させる。その状態で、表面被覆層を上側に向け、続いて水平方向から90°傾斜させた状態で、焼成炉内に投入し、1000℃で15分間保持した。その後、各排気系部品の基材の表面において下部への垂れ、並びに、脱落又は変質について確認した。下部への垂れは、表面被覆層の形成部と未形成部との境界線が評価の前後で変化しているか確認することにより行った。表面被覆層の脱落又は変質については目視で確認した。
表2の「連続高温試験結果」の欄には、耐熱性試験で排気系部品の表面被覆層の膜厚変化(下部への垂れ)、脱落及び変質のいずれかが生じたものを「×」、排気系部品の表面被覆層の膜厚変化(下部への垂れ)、脱落及び変質のいずれも生じなかったものを「○」と示した。
(Continuous high temperature test)
About each exhaust system component of Examples 1-5, Comparative Examples 1-4, and Reference Example 1, the continuous high temperature test was done and the heat resistance of the surface coating layer was evaluated.
A test piece of 40 mm × 40 mm is prepared, and a surface coating layer is formed in half (40 mm × 20 mm). In that state, the surface coating layer was directed upward, and subsequently inclined by 90 ° from the horizontal direction, it was put into a firing furnace and held at 1000 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the bottom of the base material of each exhaust system component, as well as dropping or alteration were confirmed. The sagging to the lower part was performed by confirming whether the boundary line between the formation part of the surface coating layer and the non-formation part was changed before and after the evaluation. The omission or alteration of the surface coating layer was confirmed visually.
In the column of “Continuous high-temperature test results” in Table 2, “×” indicates any change in film thickness (sagging to the bottom), dropout or alteration of the surface coating layer of the exhaust system part in the heat resistance test. The case where none of the change in the film thickness of the surface coating layer of the exhaust system part (sagging to the lower part), dropout, or alteration occurred was indicated as “◯”.

(耐熱衝撃性試験結果)
以下の耐熱衝撃性試験を行い、実施例1〜5、比較例1〜4及び参考例1の各排気系部品の耐熱衝撃性を評価した。
各排気系部品を焼成炉で900℃に加熱し、その後、900℃の排気系部品を室温の炉外に取り出して、排気系部品を取り出した後から2分間の平均降温速度が200〜210℃/minになるように、ファンにて強制冷却させることを1サイクルとして、これを50サイクル行った。その後、各排気系部品の表面被覆層に剥離が存在しているかを目視で確認した。
表2の「耐熱衝撃性試験結果」の欄には、耐熱衝撃性試験で排気系部品の表面被覆層に剥離が存在したものを「×」、排気系部品の表面被覆層に剥離が存在しなかったものを「○」と示した。
(Thermal shock resistance test results)
The following thermal shock resistance test was performed, and the thermal shock resistance of each exhaust system part of Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 4, and Reference Example 1 was evaluated.
Each exhaust system part is heated to 900 ° C. in a firing furnace, and then the 900 ° C. exhaust system part is taken out of the furnace at room temperature. This was carried out for 50 cycles, with forced cooling by a fan as one cycle so that it would be / min. Thereafter, it was visually confirmed whether or not peeling occurred on the surface coating layer of each exhaust system component.
In the column of “Results of thermal shock resistance test” in Table 2, “×” indicates that the surface coating layer of the exhaust system component had peeled in the thermal shock resistance test, and there was peeling on the surface coating layer of the exhaust system component. What did not exist was shown as "○".

(総合判定)
上記した初期成膜性、連続高温試験結果、耐熱衝撃性試験結果及び熱伝導率の測定結果に基づき、全てが○のものを合格、上記の特性に一つでも×のあるものを不合格とした。なお、熱伝導率については、0.6W/mK未満のものを良好、0.6W/mK以上のものを不良と評価した。
(Comprehensive judgment)
Based on the above initial film formability, continuous high-temperature test results, thermal shock resistance test results, and thermal conductivity measurement results, all passed ○, and at least one of the above characteristics is rejected. did. In addition, about thermal conductivity, the thing below 0.6 W / mK was evaluated as favorable, and the thing more than 0.6 W / mK was evaluated as bad.

実施例1〜5の排気系部品では、表面被覆層の気孔率は、30〜70%、熱伝導率は、0.10〜0.40W/mKと低く、断熱性に優れており、膜厚が250〜2000μmと適切な範囲であり、初期成膜性の結果が良好で表面被覆層の剥離はなく、基材との密着性に優れていることがわかった。また、連続高温試験結果、耐熱衝撃性試験結果も良好で、高温になっても気孔の合体が生じにくく、耐熱性、耐熱衝撃性、耐久性に優れていることが判明した。
特に、実施例5に示しているように、基材表面に厚い表面被覆層を形成しても、初期の成膜性は、良好であり、熱伝導率が0.20W/mKと極めて断熱性に優れた表面被覆層を形成できることが判明した。
In the exhaust system parts of Examples 1 to 5, the porosity of the surface coating layer is 30 to 70%, the thermal conductivity is as low as 0.10 to 0.40 W / mK, and the heat insulation is excellent. Was within a suitable range of 250 to 2000 μm, and the results of the initial film formability were good, the surface coating layer was not peeled off, and the adhesion to the substrate was excellent. In addition, the results of the continuous high-temperature test and the thermal shock resistance test were good, and it was found that the pores were not easily coalesced even at a high temperature, and the heat resistance, thermal shock resistance, and durability were excellent.
In particular, as shown in Example 5, even when a thick surface coating layer is formed on the substrate surface, the initial film formability is good and the thermal conductivity is 0.20 W / mK, which is extremely heat insulating. It was found that an excellent surface coating layer can be formed.

一方、比較例1の排気系部品では、表面被覆層中に結晶性無機材が配合されていないため、耐熱性に劣るとともに気孔が合体し易いと考えられ、連続高温試験結果、耐熱衝撃性試験結果が不良で、不合格であり、比較例2では、結晶性無機材の配合量が多すぎ、非晶性無機材の配合量が少なすぎるため、初期成膜性が不良で、基材との密着性に問題があった。
比較例3では、結晶性無機材の配合量が少ないため耐熱性が低下し、連続高温試験結果が不良となっている。比較例4では、結晶性無機材としてシリカを殆ど含まないアルミナを使用しており、反応生成粒子が生成しないため、熱伝導率が低く、不良となった。参考例1では、表面被覆層の厚さが3000μmと厚すぎるため、耐熱衝撃性の結果が不良となった。
On the other hand, in the exhaust system part of Comparative Example 1, since no crystalline inorganic material is blended in the surface coating layer, it is considered that the heat resistance is inferior and the pores are likely to coalesce. The result is poor and rejected. In Comparative Example 2, the amount of the crystalline inorganic material is too large and the amount of the amorphous inorganic material is too small. There was a problem with the adhesion.
In Comparative Example 3, since the blending amount of the crystalline inorganic material is small, the heat resistance is lowered, and the continuous high-temperature test result is poor. In Comparative Example 4, alumina containing almost no silica was used as the crystalline inorganic material, and the reaction product particles were not generated. Therefore, the thermal conductivity was low, resulting in failure. In Reference Example 1, since the thickness of the surface coating layer was too thick, 3000 μm, the result of thermal shock resistance was poor.

以下、本発明の排気系部品の具体的な例について、図面を参照しながら説明する。
本発明の排気系部品は、自動車用エンジン等の内燃機関に接続される排気系を構成する部材として使用される排気管である。ここで説明する排気系部品の構成は、基材が筒状体であること以外は、上述した排気系部品と同じである。
Hereinafter, specific examples of the exhaust system parts of the present invention will be described with reference to the drawings.
The exhaust system component of the present invention is an exhaust pipe used as a member constituting an exhaust system connected to an internal combustion engine such as an automobile engine. The configuration of the exhaust system component described here is the same as that of the exhaust system component described above except that the base material is a cylindrical body.

具体的には、本発明の排気系部品は、例えば、エキゾーストマニホールド等として好適に使用することができる。
以下、自動車用エンジン等の内燃機関に接続されるエキゾーストマニホールドを例にして、本発明の排気系部品について説明する。
Specifically, the exhaust system component of the present invention can be suitably used as, for example, an exhaust manifold.
Hereinafter, an exhaust system part of the present invention will be described by taking an exhaust manifold connected to an internal combustion engine such as an automobile engine as an example.

図4は、本発明の排気系部品に係る自動車用エンジンと、自動車用エンジンに接続されたエキゾーストマニホールドとを模式的に示す分解斜視図である。
また、図5(a)は、図4に示す自動車用エンジン及びエキゾーストマニホールドのA−A線断面図であり、図5(b)は、図5(a)に示すエキゾーストマニホールドのB−B線断面図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing an automobile engine according to the exhaust system component of the present invention and an exhaust manifold connected to the automobile engine.
FIG. 5A is a cross-sectional view of the automobile engine and the exhaust manifold shown in FIG. 4 taken along the line AA, and FIG. 5B is a line BB of the exhaust manifold shown in FIG. 5A. It is sectional drawing.

図4及び図5(a)に示すように、自動車用エンジン100には、エキゾーストマニホールド110(図1及び図2に示した排気系部品)が接続されている。
自動車用エンジン100のシリンダブロック101の頂部には、シリンダヘッド102が取り付けられている。そして、シリンダヘッド102の一方の側面には、エキゾーストマニホールド110が取り付けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5A, an exhaust manifold 110 (exhaust system component shown in FIGS. 1 and 2) is connected to the automobile engine 100.
A cylinder head 102 is attached to the top of the cylinder block 101 of the automobile engine 100. An exhaust manifold 110 is attached to one side surface of the cylinder head 102.

エキゾーストマニホールド110は、グローブ状の形状を有しており、各気筒の数に応じた分岐管111a、111b、111c及び111dと、分岐管111a、111b、111c及び111dを結合する集合部112とを備える。
このエキゾーストマニホールド110には、触媒担体を備えた触媒コンバータが接続される。エキゾーストマニホールド110は、各気筒からの排ガスを集合させ、さらに、触媒コンバータ等に排ガスを送る機能を有する。
そして、自動車用エンジン100から排出された排ガスG(図5(a)中、排ガスをGで示し、排ガスの流れる方向を矢印で示す)は、エキゾーストマニホールド110内を通って、触媒コンバータ内に流入し、触媒担体に担持された触媒により浄化され、出口から排出されることとなる。
The exhaust manifold 110 has a glove-like shape, and includes branch pipes 111a, 111b, 111c, and 111d corresponding to the number of cylinders, and a collective portion 112 that joins the branch pipes 111a, 111b, 111c, and 111d. Prepare.
A catalytic converter having a catalyst carrier is connected to the exhaust manifold 110. The exhaust manifold 110 has a function of collecting exhaust gas from each cylinder and further sending the exhaust gas to a catalytic converter or the like.
Then, the exhaust gas G discharged from the automobile engine 100 (in FIG. 5A, the exhaust gas is indicated by G and the direction in which the exhaust gas flows is indicated by an arrow) flows into the catalytic converter through the exhaust manifold 110. Then, it is purified by the catalyst supported on the catalyst carrier and discharged from the outlet.

図5(b)に示すように、エキゾーストマニホールド110(本発明の排気系部品)は、金属からなる基材120と、基材120の表面上に形成された表面被覆層130とを備えている。
図5(b)に示すエキゾーストマニホールド110(本発明の排気系部品)において、基材120は筒状体であり、表面被覆層130は、基材120の内面上に形成されている。
As shown in FIG. 5B, the exhaust manifold 110 (exhaust system component of the present invention) includes a base material 120 made of metal and a surface coating layer 130 formed on the surface of the base material 120. .
In the exhaust manifold 110 (exhaust system component of the present invention) shown in FIG. 5B, the base material 120 is a cylindrical body, and the surface coating layer 130 is formed on the inner surface of the base material 120.

本発明の排気系部品(エキゾーストマニホールド)においては、表面被覆層の構成として、上述した排気系部品における表面被覆層と同様の構成を採用することができる。
図5(b)に示すエキゾーストマニホールド110には、表面被覆層130として、図1に示した排気系部品10における表面被覆層12と同様の構成を有する例を示しており、非晶性無機材13中に図示はしていないが、結晶性無機材の粒子と反応生成粒子と気孔とが分散している。
In the exhaust system component (exhaust manifold) of the present invention, the same configuration as the surface coating layer in the exhaust system component described above can be adopted as the configuration of the surface coating layer.
The exhaust manifold 110 shown in FIG. 5B shows an example in which the surface coating layer 130 has the same configuration as the surface coating layer 12 in the exhaust system component 10 shown in FIG. Although not shown in FIG. 13, crystalline inorganic material particles, reaction product particles, and pores are dispersed.

本発明の排気系部品(エキゾーストマニホールド)において、表面被覆層は、基材の内面上全体に形成されていることが望ましい。排ガスと接触する表面被覆層の面積が最大となり、耐熱性に特に優れるからである。しかしながら、表面被覆層は、基材の内面上の一部にのみ形成されていてもよい。
また、本発明の排気系部品において、表面被覆層は、基材の内面上に加えて外面上に形成されていてもよいし、基材の外面上のみに形成されていてもよい。
In the exhaust system component (exhaust manifold) of the present invention, the surface coating layer is preferably formed on the entire inner surface of the substrate. This is because the area of the surface coating layer that comes into contact with the exhaust gas is maximized and is particularly excellent in heat resistance. However, the surface coating layer may be formed only on a part of the inner surface of the substrate.
In the exhaust system component of the present invention, the surface coating layer may be formed on the outer surface in addition to the inner surface of the base material, or may be formed only on the outer surface of the base material.

ここまでは、本発明の排気系部品として、エキゾーストマニホールドを例に説明してきたが、本発明の排気系部品は、エキゾーストマニホールドに限定されず、排気管、触媒コンバータを構成する管、又は、タービンハウジング等としても好適に使用することができる。
上記エキゾーストマニホールドを構成する分岐管の数は、エンジンの気筒数と同じであればよく、特に限定されない。なお、エンジンの気筒としては、例えば、単気筒、2気筒、4気筒、6気筒、8気筒等が挙げられる。
Up to this point, an exhaust manifold has been described as an example of the exhaust system part of the present invention. However, the exhaust system part of the present invention is not limited to the exhaust manifold, and the exhaust pipe, the pipe constituting the catalytic converter, or the turbine It can also be suitably used as a housing or the like.
The number of branch pipes constituting the exhaust manifold is not particularly limited as long as it is the same as the number of cylinders of the engine. In addition, as a cylinder of an engine, a single cylinder, 2 cylinders, 4 cylinders, 6 cylinders, 8 cylinders etc. are mentioned, for example.

本発明の排気系部品を製造する場合には、基材の形状が異なる他は、図1を用いて説明した本発明の排気系部品と同様であり、上述した排気系部品と同様の方法により排気系部品を製造することができる。
なお、本発明の排気系部品において、基材の内面に表面被覆層を形成する場合、上述したように、第1の半割部材及び第2の半割部材からなる基材を用いることが望ましい。
When manufacturing the exhaust system component of the present invention, the exhaust system component is the same as the exhaust system component of the present invention described with reference to FIG. Exhaust system parts can be manufactured.
In the exhaust system component of the present invention, when the surface coating layer is formed on the inner surface of the base material, it is desirable to use the base material composed of the first half member and the second half member as described above. .

ここで説明した本発明の排気系部品においても、図1を用いて説明した排気系部品及び排気系部品用塗料の効果(1)〜(10)と同様の効果を発揮することができる。 Also in the exhaust system component of the present invention described here, the same effects as the effects (1) to (10) of the exhaust system component and the exhaust system component paint described with reference to FIG. 1 can be exhibited.

本発明の排気系部品において、表面被覆層は、必ずしも基材の表面上全体に形成されている必要はない。
例えば、本発明の排気系部品を排気管として用いる場合において、表面被覆層を基材としての筒状体の内面に形成してもよいが、筒状体の内面に形成する場合には、基材としての筒状体の内面の表面全体に形成する必要はなく、少なくとも排ガスが直接接触する部分に表面被覆層を形成すればよい。
In the exhaust system component of the present invention, the surface coating layer is not necessarily formed on the entire surface of the substrate.
For example, when the exhaust system component of the present invention is used as an exhaust pipe, the surface coating layer may be formed on the inner surface of a cylindrical body as a base material. It is not necessary to form the entire surface of the inner surface of the cylindrical body as a material, and it is sufficient to form a surface coating layer at least in a portion where exhaust gas directly contacts.

本発明の排気系部品は、上記基材の表面上に形成された1層の表面被覆層とを備えた排気系部品であって、上記表面被覆層は、シリカを含む非晶性無機材の層と、上記非晶性無機材の層の内部に分散したジルコニアを含む結晶性無機材の粒子、上記結晶性無機材の粒子と上記非晶性無機材の層との反応により生成した反応生成粒子及び気孔とからなり、上記反応生成粒子は、破砕状又は針状の粒子であり、上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径に対する上記気孔の平均気孔径の比(上記結晶性無機材の粒子の平均粒子径/上記気孔の平均気孔径)は、0.1〜10であり、上記表面被覆層は、上記非晶性無機材、造孔材及び上記結晶性無機材の粒子を含む排気系部品用塗料を基材上に塗布、加熱することにより形成されていることが必須の構成要素である。
係る必須の構成要素に、上述した種々の構成(例えば、表面被覆層の構成、基材の形状、エキゾーストマニホールド等)を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
The exhaust system component of the present invention is an exhaust system component comprising a single surface coating layer formed on the surface of the substrate, wherein the surface coating layer is made of an amorphous inorganic material containing silica. A layer, a crystalline inorganic material particle containing zirconia dispersed inside the amorphous inorganic material layer, a reaction product generated by a reaction between the crystalline inorganic material particle and the amorphous inorganic material layer The reaction product particles are crushed or acicular particles, and the ratio of the average pore diameter of the pores to the average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material (of the crystalline inorganic material). The average particle diameter of the particles / the average pore diameter of the pores) is 0.1 to 10, and the surface coating layer is an exhaust gas containing particles of the amorphous inorganic material, the pore former, and the crystalline inorganic material. It is an essential structure that is formed by applying and heating paint for system parts on the substrate. It is an element.
A desired effect can be obtained by appropriately combining the above-described essential components (for example, the configuration of the surface coating layer, the shape of the base material, the exhaust manifold, etc.) with the essential components.

10、20、30 排気系部品
110 エキゾーストマニホールド
11、21、31、120 基材
12、22、32、130 表面被覆層
13 非晶性無機材の層
14 結晶性無機材の粒子
15 反応生成粒子
16 気孔
10, 20, 30 Exhaust system component 110 Exhaust manifold 11, 21, 31, 120 Base material 12, 22, 32, 130 Surface coating layer 13 Amorphous inorganic material layer 14 Crystalline inorganic material particle 15 Reaction product particle 16 Pores

Claims (18)

金属からなる基材に塗布するための排気系部品用塗料であって、
前記排気系部品用塗料は、シリカを含む非晶性無機材とジルコニアを含む結晶性無機材の粒子と造孔材の粒子とを含み、
前記結晶性無機材の粒子の平均粒子径は0.1〜150μmであって、
前記非晶性無機材100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量は30〜180重量部であり、
前記造孔材の粒子の平均粒子径は0.1〜25μmであって、
前記非晶性無機材100重量部に対する前記造孔材の粒子の重量は0.001〜1重量部であることを特徴とする排気系部品用塗料。
A paint for exhaust system parts to be applied to a base material made of metal,
The exhaust system component paint includes amorphous inorganic material containing silica, crystalline inorganic material particles containing zirconia, and pore former particles,
The average particle size of the crystalline inorganic material particles is 0.1 to 150 μm,
The weight of the particles of the crystalline inorganic material with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material is 30 to 180 parts by weight,
The average particle size of the pore former particles is 0.1 to 25 μm,
A paint for exhaust system parts, wherein the weight of the pore former particles is 0.001 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material.
前記造孔材として、カーボン、炭酸塩、又は、発泡剤が用いられている請求項1に記載の排気系部品用塗料。 The exhaust system component paint according to claim 1, wherein carbon, carbonate, or a foaming agent is used as the pore former. 前記造孔材は、600〜1000℃で気体に変化する請求項1又は2に記載の排気系部品用塗料。 The paint for exhaust system parts according to claim 1 or 2, wherein the pore former changes into a gas at 600 to 1000 ° C. 前記結晶性無機材の粒子は、ジルコニアを20重量%以上含有している請求項1〜3のいずれかに記載の排気系部品用塗料。 The exhaust system component paint according to any one of claims 1 to 3, wherein the crystalline inorganic material particles contain 20% by weight or more of zirconia. 前記非晶性無機材は、シリカを20重量%以上含有している請求項1〜4のいずれかに記載の排気系部品用塗料。 The exhaust system component paint according to any one of claims 1 to 4, wherein the amorphous inorganic material contains 20 wt% or more of silica. 金属からなる基材と、
前記基材の表面上に形成された1層の表面被覆層とを備えた排気系部品であって、
前記表面被覆層は、シリカを含む非晶性無機材の層と、前記非晶性無機材の層の内部に分散したジルコニアを含む結晶性無機材の粒子、前記結晶性無機材の粒子と前記非晶性無機材の層との反応により生成した反応生成粒子及び気孔とからなり、
前記反応生成粒子は、破砕状又は針状の粒子であり、
前記結晶性無機材の粒子の平均粒子径に対する前記気孔の平均気孔径の比(前記結晶性無機材の粒子の平均粒子径/前記気孔の平均気孔径)は、0.1〜10であり、
前記表面被覆層は、前記非晶性無機材、造孔材の粒子及び前記結晶性無機材の粒子を含む排気系部品用塗料を基材上に塗布、加熱することにより形成されていることを特徴とする排気系部品。
A base material made of metal;
An exhaust system component comprising one surface coating layer formed on the surface of the substrate,
The surface coating layer includes an amorphous inorganic material layer containing silica, crystalline inorganic material particles containing zirconia dispersed in the amorphous inorganic material layer, crystalline inorganic material particles and Consists of reaction product particles and pores generated by reaction with the amorphous inorganic material layer,
The reaction product particles are crushed or acicular particles,
The ratio of the average pore diameter of the pores to the average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material (average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material / average pore diameter of the pores) is 0.1 to 10,
The surface coating layer is formed by applying and heating a coating for exhaust system parts including the amorphous inorganic material, pore-forming material particles and the crystalline inorganic material particles on a substrate. Features exhaust system parts.
前記結晶性無機材の粒子の5〜50重量%は、気孔径が0.1〜50μmの前記気孔に接している請求項6に記載の排気系部品。 The exhaust system component according to claim 6, wherein 5 to 50% by weight of the crystalline inorganic material particles are in contact with the pores having a pore diameter of 0.1 to 50 μm. 前記結晶性無機材の粒子は、ジルコニアを20重量%以上含有する請求項6又は7に記載の排気系部品。 The exhaust system component according to claim 6 or 7, wherein the particles of the crystalline inorganic material contain 20% by weight or more of zirconia. 前記表面被覆材層の気孔率は、30〜80%である請求項6〜8のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system component according to any one of claims 6 to 8, wherein the porosity of the surface covering material layer is 30 to 80%. 前記気孔の平均気孔径は、0.1〜50μmである請求項6〜9のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system component according to any one of claims 6 to 9, wherein an average pore diameter of the pores is 0.1 to 50 µm. 前記結晶性無機材の粒子の平均粒子径は、0.1〜150μmである請求項6〜10のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system component according to any one of claims 6 to 10, wherein an average particle diameter of the particles of the crystalline inorganic material is 0.1 to 150 µm. 前記反応生成粒子の平均粒子径は、0.01〜25μmである請求項6〜11のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system component according to any one of claims 6 to 11, wherein an average particle size of the reaction product particles is 0.01 to 25 µm. 前記表面被覆層の厚さは、50〜2000μmである請求項6〜12のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system component according to any one of claims 6 to 12, wherein the surface coating layer has a thickness of 50 to 2000 µm. 前記表面被覆層の室温での熱伝導率は、0.05〜2W/mKである請求項6〜13のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system component according to any one of claims 6 to 13, wherein a thermal conductivity of the surface coating layer at room temperature is 0.05 to 2 W / mK. 前記結晶性無機材の粒子は、ジルコニア、又は、ジルコニアとイットリア、カルシア、マグネシア、セリア、アルミナ、及び、ハフニアのうち少なくとも一種とを含む複合酸化物からなる粒子である請求項6〜14のいずれかに記載の排気系部品。 The particle of the crystalline inorganic material is a particle made of zirconia or a composite oxide containing zirconia and at least one of yttria, calcia, magnesia, ceria, alumina, and hafnia. Exhaust system parts described in Crab. 前記非晶性無機材は、軟化点が300〜1000℃の低融点ガラスからなる請求項6〜15のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system component according to any one of claims 6 to 15, wherein the amorphous inorganic material is made of low-melting glass having a softening point of 300 to 1000 ° C. 前記低融点ガラスは、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、アルミナ珪酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、及び、ソーダバリウムガラスのうち少なくとも一種を含むガラスである請求項16に記載の排気系部品。 The exhaust system component according to claim 16, wherein the low-melting glass is a glass containing at least one of barium glass, boron glass, strontium glass, alumina silicate glass, soda zinc glass, and soda barium glass. 前記基材は、排気管であり、前記排気管の内側に表面被覆材層が形成されている請求項6〜17のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system component according to any one of claims 6 to 17, wherein the base material is an exhaust pipe, and a surface covering material layer is formed inside the exhaust pipe.
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